DE2712503C2 - Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem mit einem ferromagnetischen amorphen Band - Google Patents

Description

Probe, wobei ein Magnetfeld von 1200Örsted an dem amorphen Band in Längsrichtung anliegt,

F i g. 7 die Veränderung Jv/v in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der gleichen Probe, die im Falle nach F i g. 6 verwendet wird,

Fig.8 bis 12 verschiedene Transducerausführungsformen, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden,

Fig. 13 eine Ausführungsform einer Helmholtz-Spu-Ie gemäß der Erfindung,

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung unter Verwendung einer Spuleneinrichtung für die Erzeugung eines Gleichstrom-Vormagnetisierungsfeldes,

Fig. 15A und 15B abgewandelte Ausführungsformen nach F i g. 14, von denen jede einen Magnetschreibkopf-Kern aufweist, wobei die Ausführungsform nach Fig. 15A verwendet wird, wenn ein Magnetfeld in Längsrichtung an das amorphe Band und das Ausführungsbeispiel nach Fig. 15B eingesetzt wird, wenn das Magnetfeld in Breiten- oder Dickenrichtung an das amorphe Band angelegt wird,

F i g. 16 die Ausgangscharakteristik eines Transducers für den Anwendungsfall einer Helmholtz-Spule und einem in Längsrichtung an das amorphe Band angelegten Magnetfeld,

Fig. 17 die Ausgangscharakteristik in Abhängigkeit von der Signalfrequenz bei der Anwesenheit eines bestimmten Vormagnetisierungsfelds in Verbindung mit jedem der Transducer nach den F i g. 8 und 12,

F i g. 18 und 19 — weitere Ausführungsformen dieser Erfindung,

Fig.20 eine weitere Ausführungsform, bei der die Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes die Form eines Solenoids in der Einrichtung nach F i g. 1 aufweist,

F i g. 21 die Änderung der Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik für den Fall, daß ein amorphes Band aus FezeSiioB^ in der Einrichtung nach F i g. 1 verwendet wird,

F i g. 22 ähnliche Kurven wie F i g. 21 für ein amorphes Band aus FegoPnCz,

Fig.23 eine abgewandelte Form der Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes nach F i g. 20, und

F i g. 24 und 25 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Anhand von Fig. 1 wird der Aufbau der Einrichtung beschrieben, wobei F i g. 1 zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung dient Mit den Bezugsnummern 1 und 9 sind Teile belegt, die ein amorphes Band 5 abstützen. Jeder der Teile 1 und 9 besteht aus einem akustischen Schwingungsabsorber 2 und einer Bandauflage 10, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit im Teil 1 nur der Schwingungsabsorber 2 und im Teil 9 nur die Bandauflage 10 eingezeichnet sind. Mit der Bezugszahl 11 ist ein Teil belegt, das auf das Band 5 eine Spannung ausübt Transducer 4 und 8 wandeln ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal und umgekehrt um. Einrichtungen 12 und 13 legen an das Band 5 ein Vorfeld an, während eine Einrichtung 6 ein Magnetfeld für das Band 5 liefert Eine Anordnung 3 bzw. 7 besteht aus dem Transducer 4 bzw. 8 und einer Einrichtung 12 bzw. 13 zur Erzeugung eines Vorfeldes. Das Band 5 kann des weiteren noch verdrillt sein.

Die Wirkungsweise der voranstehend kurz erläuterten Einrichtung ist folgende. Ein elektrisches Signal, das eine allgemeine Wellenform aufweist, die aus Impulsen besteht wird durch den Transducer 4 in ein entsprechendes akustisches Signal umgewandelt, das eine akustische Schwingung in dem amorphen Band 5 erzeugt Ein Teil der akustischen Schwingung breitet sich in dem Band 5 nach links aus und wird durch den Absorber 2 absorbiert, während die nach rechts gerichtete Schwingung sich durch das Band 5 fortpflanzt und einem Magnetfeld durch die Einrichtung 6 ausgesetzt wird. Da für das amorphe Band ein Material mit einem großen elektroakustischen Umwandlungskoeffizienten bzw. elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k verwendet wird, stellt dieser einen großen Wert im Vergleich zu solchen Materialien dar, die bisher zum Erzielen einer Magnetostriktion verwendet wurden. Wird ein statisches Magnetfeld an das amorphe Band 5, das sich in dem voranstehend beschriebenen Zustand befindet, angelegt und anschließend erhöht, steigt der Koeffizient k an und erreicht in einigen Fällen ein Maximum bei einer bestimmten Feldintensität und sinkt anschließend wieder ab. Der Maximalwert des Koeffizienten k hängt von der Wärmebehandlungstemperatur und der Wärmebehandlungszeit sowie den Intensitäten und den Richtungen der Wert der Wärmebehandlung an das Band angelegten Magnetfelder ab. Genaue Untersuchungen im Rahmen von ausführlichen Experimenten haben gezeigt, daß maximale Koeffizientenwerte k in einer Anzahl von Fällen die überraschend hohen Werte von mehr als 68% erreichen. Des weiteren hat sich herausgestellt, daß in diesen Fällen die Elastizitätskonstante des amorphen Bandes eine große Veränderung durchmacht, die in der weiteren Beschreibung durch den Term des z/jE-Effekts bezeichnet wird. Als ein Ergebnis dieser Untersuchungen wurde gefunden, daß das voranstehend erwähnte Phänomen durch den erstaunlichen Effekt begleitet wird, daß der J£/E-Wert in der Größenordnung von 190% liegen kann. Dieser Wert zeigt an, daß die Geschwindigkeit der Ausbreitung des akustisehen Signals längs dem amorphen Band 5 durch das Magnetfeld der Einrichtung 6 weitgehend geändert werden kann. Bei der weiteren Fortpflanzung des akustischen Signals nach rechts wird es teilweise durch den Transducer 8 in ein elektrisches Signal wieder umgewandelt, das einem äußeren Stromkreis für einen bestimmten Anwendungszweck zugeleitet wird. Der noch verbleibende Rest des akustischen Signals in dem amorphen Band 5 breitet sich weiter nach rechts aus und wird durch den Absorber 2 absorbiert, um reflektierte WeI-len zu eliminieren. Falls es erwünscht ist, die reflektierten Wellen zu nutzen, kann dieser Zweck sehr leicht dadurch erreicht werden, daß das Ende des amorphen Bandes mechanisch geklemmt wird, wobei ein festes Ende anstelle des Absorbers in bekannter Weise benutzt wird. Es ist bekannt, daß das amorphe Band in bezug auf seine mechanische Zugfestigkeit mit einem Klavierdraht verglichen werden kann und einen extrem kleinen Verlust an akustischer Signalfortpflanzung als auch an Dauerfestigkeit besitzt Es wurde auch gefunden, daß für den Fall, daß ein Teil des amorphen Bandes als ein elektromagnetostriktives Transducerelement verwendet wird, das Band eine Dicke von einigen μπι aufweist und auf hohe Frequenzen anspricht und auch bei diesen hohen Frequenzen die Ausbreitungsverluste, wie voranstehend schon erwähnt wurde, klein hält. Diese Eigenschaften werden nachstehend noch näher beschrieben werden.

Die Transducer 3 und 7 können Transducer des elektrostriktiven Typs sein, die aus einer ferroelektrischen Substanz hergestellt werden, einem Material, das eine dielektrische Striktion produziert, wie beispielsweise ein Kristall, ein Halbleiter mit striktiven Eigenschaften und dergleichen mehr. Ebenso kann aber auch ein Strik-

tionseffekt bei Verwendung eines magnetostriktiven Transducer, gebildet durch ein ferromagnetisch amorphes Band mit einem großen elektromagnetostriktiven Kopplungskoeffizienten k gemäß der Erfindung erhalten werden. Eine Anzahl von unterschiedlichen elektrostriktiven Transducer wurde beurteilt und wahlweise eingesetzt in Abhängigkeit ihrer besten Eignung für die Erzeugung einer gewünschten Schwingung. Die verwendeten Transducer werden im Detail in Verbindung mit dem folgenden Experiment beschrieben.

Die Ausgangssignaiwellenform eines Ausgangstransducers, die bei diesem Experiment beobachtet wird, ist die Ausbreitungslänge eines akustischen Signals, das sich in einer Zeit entsprechend der Eingangsimpulsbreite für den Fall einer Eingangswellenform fortpflanzt, die eine Impulswelle ist. Für die Fälle, in denen die Breite eines ein Treibermagnetfeld erzeugenden Teiles eines Eingangstransducers gleich oder schmäler als der entsprechende Teil des Ausgangstransducers ist, wird ein Ausgangssignalimpuls ähnlich dem Eingangsimpuls erzeugt. Im letzteren Fall erreicht der Ausgangsimpuls ein Maximum, wenn die beiden felderzeugenden Teile dieselbe Breite besitzen, und die Wellenform hat einige Einsattlungen zu beiden Seiten des Maximalteils. Wenn die Breite eines Treiberimpulses größer als die Breite des magnetischen Treiberfeldes des Eingangstransducers ist, enthält der Ausgangsimpuls eine streuende Wellenform beim Anstieg des Eingangsimpulses und eine streuende Wellenform der entgegengesetzten Polarität bei Absinken des Eingangsimpulses.

Im Falle des voranstehend erwähnten maximalen Ausgangsimpulses werden die beiden Wellenformen in herkömmlicher Weise kombiniert Es ist üblich, einen Rechteckimpuls, moduliert bei hohen Frequenzen, als Eingangsimpuls zu verwenden, um die Frequenzabhängigkeit der Eingangs-Ausgangscharakteristik zu erhalten.

Wird eine derartige Wellenform als Eingangsgröße angelegt, so wird die resultierende Ausgangswellenform derart erhalten, daß Wellenformen, die identisch mit der Eingangswellenform sind, einander überlagert werden. Wird nunmehr ein Magnetfeld an das amorphe Band angelegt, so werden derart überlagerte Wellenformen ausgegeben, die Veränderungen in der Signalausbreitungszeit verursachen. Die Frequenzabhängigkeit des Verhältnisses der Fortpflanzungsgeschwindigkeit Δν/ν, die beobachtet wird, wird später noch beschrieben werden. Diese Ausgangswellenformen sind ausreichend groß und enthalten nur ein minimales Rauschen. Die verbleibenden Komponenten stammen von Reflexionen der akustischen Signalwelle und können durch ausreichende Absorption am Ende der Ausbreitungsleitung eliminiert werden.

Beispiel 1

Die Wirksamkeit des ferromagnetisch amorphen Bandes als ein elektromechanischer Transducer wird durch den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k ausgedrückt Der elektromechanische Kopplungskoeffizient k wird durch einen mechanischen Resonanzmeßkreis, der in F i g. 2 gezeigt ist, gemessen. In F i g. 2 bezeichnet die Bezugszahl 21 einen Wechselstromoszillator, die Bezugszahl 22 eine Gleichstromquelle, die Zahl 23 eine Drosselspule, 24 eine Detektorspule und 25 eine zu messende Probe. Die Probe 25 ist in die Detektorspule, bei der es sich um eine Hochfrequenzspule handelt, eingeschoben, und der elektromechanische Kopplungskoeffizient k der Probe 25 wird durch Messung der Resonanz- und der Gegenresonanzfrequenzen der Spule 24 bestimmt, wenn ein Gleichstrom-Vormagnetisierungsfeld an die Probe angelegt wird. Bei dem gemessenen amorphen Band handelt es sich um eine Probe von ungefähr 50 bis 80 mm Länge, die einem Magnetfeld von 0,1 Oe bis 25 kOe in Längs-, Breiten-, Dicken- oder einer Zwischenrichtung, bei einer Temperatur von 200 bis 400⁰C oder einem Strom von 5 mA bis 5 A für eine Sekunde bis 48 Stunden ausgesetzt ist.

F i g. 3 zeigt als ein Beispiel die Meßergebnisse für die Abhängigkeit des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k von dem Vormagnetisierungsfeld für den Fall, daß ein Gleichstrom-Vorfeld in Längsrichtung an das amorphe Band angelegt wird. Bei der verwendeten Probe handelt es sich um ein amorphes Band aus Feo3oPo,i3Co,o7, mit 1,5 mm Breite und 35 μπι Dicke, das nach einem Zentrifugalverfahren hergestellt ist und bei einer Temperatur von 350⁰C für eine Stunde durch Anlegen eines Magnetfelds von 1200Oe in Längsrichtung behandelt wurde. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, steigt der elektromechanische Kopplungskoeffizient k steil mit größer werdendem Magnetfeld an und erreicht einen großen Wert von 0,46 bei etwa 5 Oe, wobei dieser Wert wesentlich größer ist, als für den Fall einer Kopplung durch Magnetostriktion zu erwarten ist. Mit weiterem Anstieg des Magnetfeldes sinkt der Koeffizient Jt wieder ab. Andere wärmebehandelte Proben zeigen eine ähnliche Tendenz, und ein Maximalwert von 0,68 wurde unter anderem erhalten.

Fig.4 zeigt in Form von Umgrenzungslinien die Meßergebnisse für den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k von Proben, die einem Magnetfeld von 12 000 Oe in Längsrichtung der amorphen Bänder ausgesetzt waren. In Ordinatenrichtung ist die Wärmebehandlungstemperatur und in Abszissenrichtung die Wärmebehandlungszeit eingetragen. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, liegt der Koeffizient k einer Probe, die bei 350⁰C für 30 Minuten behandelt wurde, in der Größen-Ordnung von 0,5. Das ferromagnetisch amorphe Band hat vor der Wärmebehandlung in einem Magnetfeld einen elektromechanischen Kopplungsfaktor k in der Größe von ungefähr 0,23, der in etwa gleich einem Wert ist, der für Nickel erhalten wird. Durch die Wärmebehandlung in einem Magnetfeld wird der Koeffizient k sehr stark erhöht und zwar mehr als auf den doppelten Wert.

F i g. 5 stellt den Zusammenhang zwischen dem elektromechanischen Kopplungskoeffizient k und dem Vormagnetisierungsfeld für die Fälle dar, in denen das Magnetfeld an die amorphen Bänder in deren Längs-, Breiten- und Dickenrichtungen während der Wärmebehandlung in dem Magnetfeld angelegt wurde. Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß der elektromechanische

Kopplungskoeffizient durch Änderung der Anlegungsrichtung des Magnetfelds geringfügig erniedrigt wird, jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Materialen weiterhin sehr groß ist Eine ähnliche Tendenz zeigt sich auch für die Fälle, in denen das Magnetfeld in Richtungen unter einem Winkel von 45° C zu der Längs-, Breiten- und Dickenrichtung des amorphen Bandes angelegt wird und durch dieses ein Strom fließt

Die Resonanzfrequenz fa, gemessen mit einem mechanischen Resonanzmeßstromkreis ist ungefähr durch folgende Beziehung gegeben:

f = ^v = IlΓι Ζ

^/o 2/ 2/ I p'

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ten, bei der ein Magnetfeld durch einen Strom aufgebaut wird, der durch die Wicklung parallel zu der Längsinder/die Abmessung der Meßprobe, £" der Youngsche richtung des Bandes fließt. In diesem Fall steigert die Modul, ν die Fortpflanzungsgeschwindigeit der akusti- Anwendung eines äußeren Vormagnetisierungsfeldes sehen Schwingungswelle und ρ das spezifische Gewicht 5 die Umwandlungswirksamkeit des Transducers. Ein des amorphen Bandes sind. konkretes Verfahren für die Anwendung des Vorma-

Die Resonanzfrequenz /₀ wird durch die Wärme der gnetisierungsfeldes wird nachstehend unter Bezugnah-Probe im Magnetfeld verändert und zeigt einen Verlauf, me auf das Beispiel 4 beschrieben. Das Vormagnetisieder gegenüber demjenigen des elektromechanischen rungsfeld kann wieder an das amorphe Band in Längs-, Koeffizienten k in dem Vormagnetisierungsfeld, wie in io Breiten- und Dickenrichtungen und in deren zusammen-F i g. 3 dargestellt, genau umgekehrt ist. Durch die An- gesetzten Richtungen angelegt werden. In einem nicht wendung dieses neuen und überraschenden Effekts ist wärmebehandelten Band und in einem wärmebehandeles möglich, die Resonanzfrequenz (F i g. 3) eines ma- ten Band, die jeweils einem Magnetfeld in Breiten- oder gnetostriktiven Schwingers ohne jede mechanische Be- Dickenrichtung des Bandes ausgesetzt werden, wird ein arbeitung einzustellen und einen Ultraschallresonator, 15 bemerkenswerter Kopplungseffekt erhalten, insbesoneinen Sender-Empfänger, ein Filter und einen Meßwert- dere wenn das Vormagnetisierungsfeld an das Band in geber zu realisieren, von denen jeder eine elektrisch Längsrichtung angelegt wird. Im Falle eines wärmebekontinuierlich steuerbare Charakteristik besitzt F i g. 6 handelten Bandes in der Gegenwart eines Magnetfeldes zeigt in Form der Umrißlinien die Veränderung in Längsrichtung des Bandes wird dessen elektromecha-

20 nische Kopplung durch die Anwendung des Vormagne-

j E/E = E' ~ E tisierungsfeldes in Richtung der Breite oder der Dicke

E des Bandes erheblich gesteigert Die in F i g. 8 gezeigte

Wicklung kann durch eine Ausführungsform, wie sie in

mit E₅ gleich der Wert von E im Sättigungsbereich des F i g. 9 dargestellt ist, ersetzt werden, die einen Magnet-Young's Modul einer Probe für den Fall, daß ein amor- 25 pfad ähnlich einem Magnetschreibkopf bildet Diese phes Band aus Ausführungsform ist für die Erzeugung eines akusti

schen Impulses schmaler Impulsbreite geeignet. In die-

Feo.73Coo.05Sio.10— B0.12 sem Fall kann die Anwendung des äußeren Vormagneti

sierungsfelds durch die Erzeugung eines überlagerten

verwendet wird, das beispielsweise nach einem Rollver- 30 Feldes in dem Magnetpfad durch die Verwendung einer fahren hergestellt wird und das in Längsrichtung einem äußeren Spule oder eines Permanentmagnetkreises erMagnetfeld von 1200 Oe ausgesetzt wird. Die voranste- reicht werden,
hend angeführte Änderung wird durch die Anwendung

der Resonanzfrequenz f₀ und der obigen Formel erhal- Beispiel 3

ten. In F i g. 6 ist auf der Abszisse die Wärmebehand- 35

lungszeit und auf der Ordinate die Wärmebehandlungs- Bei dieser Ausführungsform verwendet der Transdu-

temperatur aufgetragen. Fig. 7 zeigt experimentelle cereine Wicklung wie sie in den Fig. 10 oder 11 darge-Werte der Änderung stellt ist das ist eine Bauweise, bei der das Magnetfeld

aus der Wicklung in Richtung des amorphen Bandes

Av/v = ^v* ~ ^{v 40} ausgeht Das Vormagnetisierungsfeld bewirkt einen An-

v stieg in der Umwandlungswirksamkeit des amorphen

Bandes bei Abwesenheit von irgendeinem anderen Feld

mit v_s gleich der Ausbreitungsgeschwindigkeit der aku- oder wenn es an das Band in Längs- und Breitenrichtung stischen Schwingungswelle in der Probe im Sättigungs- angelegt wird. An der Stelle, an der das Band in Abwebereich, gemessen mit Hiife eines Meßstromkreises, wie 45 senheit eines Magnetfeldes wärmebehandeit wird, ist er in F i g. 1 gezeigt ist Aus den F i g. 6 und 7 ist ersieht- der Kopplungseffekt bemerkenswert, insbesondere lieh, daß die Probe bei einer Temperatur von 350⁰C 20 wenn das Vormagnetisierungsfeld an das Band in Rich-Minuten lang wärmebehandelt wird und daß die Probe tung seiner Dicke angelegt wird. Die Wicklung kann in große Werte Δ fund Δ ν aufweist, mit denen ΔΕ/Ε = 0,8 Kombination mit einer Wicklung der gleichen Polarität und Δν/ν = 0,2 erhalten wird und daß die herkömmliche 50 eingesetzt werden, die an der anderen Seite des Bandes Theorie, nach der ΔΕ/Ε etwa gleich Δ v/v wird, in diesem vorgesehen ist. Wird ein Magnetkreis, wie er in F i g. 12 Fall nicht haltbar ist Ähnliche Resultate werden erhal- gezeigt ist vorgesehen, so kann die Impulsbreite schmal ten, wenn die Proben einer Wärmebehandlung bei ande- gemacht werden. Der Magnetkreis wird für das Anlegen ren Temperaturen und anderen Magnetfeldern, wie sie des Vormagnetisierungsfeldes an das Band verwendet voranstehend angeführt sind, ausgesetzt werden. Bei 55 Ebenso in dem Fall, in dem die Richtung des Magnetfelden durchgeführten Experimenten wurde ein Maximal- des, das durch die Wicklung oder das Wicklungspaar wert von ΔΕ/Ε = 1,91 erhalten. Die Änderung der Aus- bestimmt wird, parallel zu der Breitenrichtung des Banbreitungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem des ist ist der Kopplungseffekt sehr stark. Ein amorphes Vormagnetisierungsfeld ist so zu verstehen, daß die Band, entweder im Magnetfeld oder ohne Magnetfeld Laufzeit für die akustische Wellenausbreitung in dem 60 wärmebehandelt wobei im Fall eines Magnetfelds die-Medium sich mit dem Vormagnetisierungsfeld ändert ses in Längsrichtung angelegt ist zeigt einen bemer- und daß diese Tatsache eines der wichtigen Merkmale kenswerten Kopplungseffekt in Bezug auf ein Vormader Erfindung darstellt gnetisierungsfeld, das parallel zu der Breitenrichtung

des Bandes angewandt wird. Wo das Band in der Ge-

B e i s ρ i e 1 2 65 genwart eines Magnetfelds, das in Breitenrichtung an

liegt, wärmebehandelt wird, werden exzellente Resulta-

Bei diesem Beispiel umhüllt eine Wicklung ein amor- te mit einem Vormagnetisierungsfeld erhalten, das in phes Band, um einen Transducer der Bauweise zu erhal- einer Richtung angewandt wird, die von der Längsrich-

tung des Bandes nach der Breitenrichtung desselben abweicht.

Die gleichen Resultate können auch mit einer Wicklung oder einem Magnetkreis erhalten werden, der ein Signalmagnetfeld in Breitenrichtung des Bandes, wie dies im Zusammenhang mit den Beispielen 2 und 3 beschrieben ist, erzeugt. Der Kopplungseffekt des amorphen Bandes steht in einer extrem komplizierten Beziehung zu der Kombination der Richtungen des Signalmagnetfeldes, das durch das amorphe Band, das während der Wärmebehandlung angelegte Magnetfeld und das Vcrmagnetisierungsfeld aufgebaut wird. Allgemein kann festgestellt werden, daß eine Tendenz besteht, nach der die elektromechanische Kopplung des amorphen Bandes ansteigt, wenn die Symmetrie der Hysteresis der Magnetisierungskurve des Bandes in Richtung des durch die Wicklung aufgebauten Magnetfeldes durch die Anwesenheit des Vormagnetisierungsfeldes beeinträchtigt wird.

Beispiel 4

F i g. 13 zeigt eine Ausführungsform einer Helmholtz-Spulenvorrichtung zur Erzeugung eines Gleichstrom-Vormagnetisierungsfeldes, das an einen Transducer aus amorphem Band angelegt wird. In Fig. 13 umfaßt die Helmholtz-Spulenvorrichtung Helmholtz-Spulen 31 und ein Helmholtz-Spulenträgergehäuse 33, das drei Transducer-Empfangslöcher 32 besitzt. Ein homogenes Gleichstrom-Magnetisierungsfeld kann an einen Transducer 34 angelegt werden, der so angeordnet ist, daß er durch das Loch 32 hindurchtritt. Durch eine geeignete Auswahl der drei Transducer-Empfangslöcher 32 ist es möglich, drei Kombinationen der Transducer-Einstellrichtung in bezug auf die Richtung des Magnetfeldes, das durch die Helmholtz-Spule angelegt wird, zu erhalten.

In Fig. 14 ist eine Ausführungsform einer Zylinderspuleneinrichtung dargestellt, die als ein Gleichstrom-Vorfeldgenerator dient In Fig. 14 ist mit der Bezugszahl 43 ein Transducer gekennzeichnet Die Zylinderspulenvorrichtung besteht aus einer Zylinderspule 42, die entweder keinen Kern hat, oder, falls dies notwendig ist, um einen stabförmigen, ferromagnetisch vorgespannten Magnetkern 41 gewickelt ist, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Das angelegte Magnetfeld kann durch Änderung eines Stroms, der die Zylinderspule 42 durchfließt, eingestellt werden und durch Änderung der Distanz zwischen der Spule 42 und einem amorphen Band 44. Die Richtung des Magnetfeldes kann nach Wunsch ausgewählt werden durch Änderung der Richtung der Spulenvorrichtung. Des weiteren kann der stabförmige magnetische Kern 41 in Fig. 14 durch einen Magneten, wie er in F i g. 15A oder 15B gezeigt ist ersetzt werden, wobei jeder dieser Magnete ähnlich wie einem Magnetschreibkopf ausgebildet ist Fig. 15A zeigt den Fall der Anwendung des Magnetfeldes in Längsrichtung des amorphen Bandes und Fig. 15B den Fall der Anlegung des Magnetfeldes in Breiten- und Dickenrichtung des Bandes. In den Fig. 15A und 15B sind die Teile, die denjenigen in F i g. 14 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen belegt Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 15A und 15B unterscheiden sich von F i g. 14 nur in der Anwendung des Magnetkerns 41, der wie ein Magnetschreibkopf benutzt wird. Es ist auch möglich, das Gleichstrom-Vormagnetisierungsfeld durch Annäherung eines Permanentmagneten an das amorphe Band oder durch Wegziehen eines derartigen Magneten von dem Band einzustellen.

Fig. 16 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung eines Transducers von dem Gleichstrom-Vormagnetisierungsfeld. Es handelt sich hierbei um den Transducerausgang einer Übertragungseinrichtung für elektrische Signale, bei der ein amorphes Band aus

ίο verwendet wird, das durch ein Rollverfahren hergestellt und in einem Magnetfeld von 30 Oe für eine Stunde bei 340° C wärmebehandelt wurde und das in Längsrichtung dem Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt wird, unter Verwendung einer Helmholtz-Spule. Ein Maximalwert der Ausgangsspannung des Transducers wurde bei einem Gleichstrom-Vormagnetisierungsfeld von 9 Oe erhalten. Der Wert des Vormagnetisierungsfeldes, bei dem der maximale Ausgangswert erhalten wird, ändert sich mit der Wärmebehandlungsmethode für die Probe, mit der Art des Anlegens des Vormagnetisierungsfeldes, usw. Jedoch zeigen in jedem Fall das Vormagnetisierungsfeld und die Ausgangsspannung des Transducers eine Beziehung, die sehr ähnlich zu derjenigen in Fig. 16 dargestellten Relation ist. Charakteristisch für

die Änderung in der Signalübertragungszeit durch das Anlegen des Vormagnetisierungsfelds ist, daß ein großer elektromechanischer Kopplungseffekt durch ein sehr schmales Feld erzeugt wird. Dieses Feld ist weit schmäler als ein Magentfeld von mehreren 100 Oersteds, das notwendig ist für die Erhöhung des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k einer dicken plattenähnlichen Probe aus TbFe2, ungleich dem amorphen Band durch Zerstäubung hergestellt. Dieser voranstehend erwähnte Effekt ist im praktischen Gebrauch sehr vorteilhaft

F i g. 17 zeigt den Ausgang des Transducers in Abhängigkeit von der Signalfrequenz einer ferromagnetischen Probe eines Fe-B—Si amorphen Bandes, das 2% Tb enthält, wobei diese Charakteristik in der Gegenwart eines bestimmten Vormagnetisierungsfeldes in Kombination mit dem Transducer aus den Beispielen 2 und 3 erhalten wird. Wie aus Fig. 17 ersichtlich ist, kann ein ausreichender Transducerausgang bei Signalfrequenzen bis zu mehreren Megahertz erhalten werden. Zum Erzielen der Änderung der Signalausbreitungszeit durch die Feldeinwirkung bis zu hohen Frequenzen ist der Ausbildung des amorphen Bandes, das als der akustische Signalfortpflanzungspfad dient, von besonderer Wichtigkeit. Das heißt, die gleichförmige Abmessung des amorphen Bandes in Breitenrichtung ist sehr wichtig, und dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die beiden Kanten des Bandes geschliffen werden, um eine gleichförmige Breite zu sichern. Des weiteren sind eine gleichmäßige Dicke und der Oberflächenzustand des Bandes von Wichtigkeit. Polieren der Oberflächen des Bandes zum Erzielen einer gleichförmigen Dicke und eines entsprechend dünnen Bandes ist sehr wirkungsvoll.

Beispiel 5

Wie F i g. 18 zeigt, sind in einer Schaltungsanordnung ein periodischer Impulsgenerator 12 und ein Rauschgenerator 9 miteinander kombiniert Ein Eingangsimpulsstrom wird einer Wicklung, die um ein Ende eines amorphen Bandes 1,2,3 und 4 gewickelt ist und einer ersten Eingangstransducereinheit 5 zugeleitet die dazu dient ein Vormagnetisierungsfeld an das Band anzulegen. Ei-

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ne zweite Eingangstransducereinheit 6, ähnlich ausge- ordnet, und die Ausgänge werden dem zweiten Detekbildet wie die erste Transducereinheit 5, ist im Mittelteil tortransducer zugeleitet, durch den ein doppelt so grodes Bandes angeordnet Eine gestrichelt angedeutete ßer Ausgang festgestellt werden kann. Durch die gieich-Transducereinheit 7, falls dies notwendig ist, und ein zeitige Einspeisung von Eingangsimpulsen der gleichen ähnlich aufgebauter Detektortransducer 8 sind an dem 5 Phase oder von entgegengesetzter Phase von der ersten anderen Ende des Bandes vorgesehen. Werden die Ein- und der zweiten Eingangstransducereinheit zu dem ergangstransducereinheiten 5 und 6 durch den gemeinsa- sten Detektortransducer werden von diesem die Summen Impulssignalgenerator 12 und die unabhängigen me und die Differenz der Impulse gemessen und diese Rauschgeneratoren 9 und 10 angetrieben, so stellt das können zu wiederholtem Male festgestellt werden, bis Ausgangssignal eines elektronischen Kreises 13 zur 10 das akustische Signal vollständig gedämpft ist Für den Breitbandverstärkung eine Wiederholung eines Impuls- Fall, daß ein solch wiederholtes Erfassen nicht notwenzuges dar, der aus zwei Impulsen zusammengesetzt ist dig ist, kann ein Absorber zwischen der ersten und zwei-Durch die Einstellung der Distanz zwischen den Ein- ten Eingangstransducereinheit eingeschoben sein,
gangstransducereinheiten 5 und 6 können die Ausgangsimpulse in einem zusammengesetzten Signal korn- is Beispiel 6
biniert werden. Für den Fall, daß die Eingangsimpulse

die gleiche Phase besitzen, wird das Ausgangsimpulssi- In dieser Ausführungsform wird eine Zylinderspule gnal doppelt so groß, wobei jedoch die Amplitude des als eine das Magnetfeld erzeugende Einrichtung in der Rauschsignals erheblich kleiner als die Summe der bei- in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet Der den ist Sind die Eingangsimpulse zu den Eingangstrans- 20 Aufbau dieses Ausführungsbeispiels ist in Fig. 20 geducereinheiten 5 und 6 zueinander in entgegengesetzter zeigt Es ist ein amorphes, in der Anwesenheit eines Phase, so werden die Ausgangsimpulssignale im wesent- Magnetfeldes wärmebehandeltes Band 1 vorgesehen, liehen gelöscht und in den Rauschsignalen unterdrückt das von einer Hülle 2 umgeben ist Des weiteren ist eine Dies ergibt eine exzellente Charakteristik, so daß die Spule 3 für das Solenoid 4 vorgesehen.
akustische Signalausbreitung in dem amorphen Band 2s Das Solenoid ¹PZw. die Zylinderspule 4 kann entweder nur wenig abgeschwächt wird. Mit einer Feineinstellung einstückig ausgebildet sein oder eine Kombination einer der Signalintensität der Eingangstransducereinheiten S Anzahl von kleinen Zylinderspulen darstellen. Ein und 6 ist es möglich, das Ausgangssignal völlig auszulö- Gleichstrom oder ein hochfrequenter Strom wird an das sehen. Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersieht- Solenoid 4 angelegt, um ein Gleichstrom- oder hochfrelich, daß (i) die Impulssignale gemittelt werden, um ei- 30 quentes Magnetfeld in Längsrichtung des amorphen nen vergrößerten Rauschabstand zu erhalten, daß (ii) Bandes einzustellen. Bei Anwendung des großen Madie Impulssignale gelöscht werden können und daß (iii) gnetfeldeffektes auf die Signalausbreitungszeit des ein Impulszug erzeugt werden kann. amorphen Bandes wird die Geschwindigkeit der elasti-Ferner ergibt sich für die Fälle, bei denen ein zusam- sehen Wellen, die sich in dem amorphen Band fortpflanmengesetztes Ausgangssignal durch die Verwendung 35 zen, geändert, wodurch eine elektronische Steuerung einer Vielzahl von Eingangstransducereinheiten und ei- der Ausbreitungsgeschwindigkeit erzielt wird. Fig. 21 ner Vielzahl von Ausgangstransducereinheiten zusatz- zeigt die Meßergebnisse für die Änderung der Verzögelich zu den Eingangstransducereinheiten erhalten wird, rungszeit in Abhängigkeit von der Frequenz, die bei verschiedene Formen der zusammengesetzten Aus- dem obigen Ausführungsbeispiel erhalten wird.
gangssignale durch eine Änderung der Kombinationen 40 Die Ausbreitungszeit bzw. Verzögerungszeit der elader Distanz zwischen den beiden Ausgangstransducer- stischen Welle in bezug auf die Änderung der Frequenz einheiten mit ihrer Polarität erzielt werden. Diese WeI- und der Größe des Gleichstrom-Magnetisierungsfelds lenformen sind vom Standpunkt ihrer Anwendungs- wurde für den Fall aufgenommen, bei dem das Gleichmöglichkeiten insgesamt von Interesse. Wenn derartige strom-Magnetisierungsfeld an eine Zylinderspule ange-Wellenformen nur mit Hilfe von elektronischen Strom- 45 legt wurde, die ein amorphes Band aus Fe7eSiioBi2 umkreisen in einem elektronischen Videogerät und einem gibt, das eine Breite von 0,5 mm und eine Dicke von elektronischen Rechner beispielsweise kombiniert wer- 15 μΐη aufweist und durch ein Rollverfahren mit sehr den müssen, so werden sehr komplizierte und teure großer Geschwindigkeit hergestellt wurde. Wie aus elektronische Stromkreise benötigt Aus diesem Grund F i g. 21 zu entnehmen ist, steigt die Änderung der Ausist das voranstehende Verfahren zum Erzielen von der- 50 breitungsgeschwindigkeit mit dem Solenoidmagnetfeld artigen Wellenformen sehr effektiv und einfach für ei- an und in Verbindung mit der Frequenz zeigt die Ausnen bestimmten Verwendungszweck. Für die Fälle, bei breitungsgeschwindigkeit eine im wesentlichen lineare denen die Summe von und die Differenz zwischen Aus- Charakteristik bis in den Bereich von hohen Frequengangssignalen mit einer sehr geringen Zeitdifferenz er- zen.

halten werden muß, ist es schwierig, eine Anzahl von 55 Fig.22 zeigt beispielsweise die Ergebnisse eines Ex-Ausgangstransducereinheiten vorzusehen, statt dessen periments unter Verwendung eines amorphen Bandes kann eine Vorrichtung, wie sie in Fig. 19 gezeigt ist, aus FegoPnC?. Es ist offensichtlich aus Fig.22, daß die benutet werden. In F i g. 19 ist mit den Bezugszahlen 1,2 Änderung der Verzögerungszeit bei dieser Probe einen bis 8 ein amorphes Band, mit den Bezugszahlen 9, 10 Maximalwert für den Fall eines Gleichstrom-Magneti- und 11 eine erste, zweite und dritte Eingangstransduce- 60 sierungsfelds von 8Oe besitzt, und daß die Verzögereinheit, mit den Bezugszahlen 12,13 und 14 ein erster, rungszeit eine Charakteristik besitzt, die eine abrupte zweiter und dritter Detektortransducer, mit 15 ein Im- Änderung in bezug auf die Frequenz aufweist. Dieser puls- und Rauschgenerator, und mit der Bezugszahl 16 Verlauf ist völlig verschieden von der linearen Charakein Breitbandverstärker gekennzeichnet. Bei dieser teristik der Probe aus Fe78SiioB|₂, wie sie voranstehend Vorrichtung ist der zweite Detektortransducer am Um- 65 beschrieben wurde. Mit Bezug auf andere Proben unterfang einer Kreisscheibe im gleichen Abstand von dem scheidet sich die Größe der Änderung in der Verzögeersten Detektortransducer und der ersten Eingangs- rungszeit sehr stark in Abhängigkeit von den Wärmebetransducereinheit in einer symmetrischen Position ange- handlungskonditionen, ferner diese gegenüber den

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Konditionen der voranstehend erwähnten Probe diffe- gnal vollständig in dem einen Absorptionsende 5 absorrieren. Es gilt aber, wie schon erwähnt, daß die Verzöge- biert, um reflektierte Wellen zu eliminieren. Ein Teil des rungszeit-Charakteristik in bezug auf die Frequenz im Ausgangs des elektronischen Eingangssignalerzeuwesentlichen in die voranstehend beschriebenen zwei gungsstromkreises 9 wird einem Verzögerungsstrom-Arten unterteilt werden kann. Zum Anlegen des Ma- 5 kreis 12 unter Verwendung eines elektronischen Stromgnetfeldes an das amorphe Ba ad kann ein Magnetfeld- kreises oder des amorphen Baiides selbst zugeführt, und generator verwendet werden, der ein Teil wie in F i g. 23 wird dadurch für eine bestimmte Zeitperiode verzögert gezeigt, besitzt In F i g. 23 ist das amorphe Band mit der Ein Differenzdetektorstromkreis 11 stellt die Zeitdiffe-Bezugszahl 1, eine Hülle mit der Bezugszahl 2 und der renz zwischen den Ausgängen von der Ausgangstrans-Magnetfeldgenerator mit der Bezugszahl 3 gekenn- 10 ducereinheit 7 und dem Verzögerungsstromkreis 12 zeichnet wobei mit dem Magnetfeldgenerator es mög- fest Durch manuelle Steuerung eines elektronischen lieh ist ein Magnetfeld an das amorphe Band in Breiten- Treiberstromkreises 10 kann das durch den Magnetfeldrichtung und in einer Richtung senkrecht zu der Band- generator 8 an das amorphe Band angelegte Magnetfeld oberfläche anzulegen. Die Steuercharakteristiken der so eingestellt werden, daß sich die Fortpflanzungsge-Ausbreitungsgeschwindigkeit der elastischen Welle in 15 schwindigkeit des akustischen Signals, das sich von der diesen Fällen, in denen das Magnetfeld mit Hilfe des Eingangstransducereinheit 6 zu der Ausgangstransduvoranstehend erwähnten Magnetfeldgenerators an das cereinheit 7 ausbreitet, geändert wird, wodurch ermögamorphe Band in Breitenrichtung und in der Richtung licht wird, daß das akustische Signal zu der gleichen Zeit vertikal zu der Bandoberfläche angelegt wird, besitzen wie das Ausgangssignal von dem Verzögerungsstromim wesentlichen den gleichen Verlauf als in dem Fall, in 20 kreis 12 ankommt Ebenso ist es möglich, Impuls durch dem das voranstehend beschriebene Solenoid verwen- Kombination der beiden Ausgänge in einem Ausgangsdet wird. Ebenso ist es auch möglich, eine große Ände- mischstromkreis 13 zu löschen oder durch Änderung rung der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die An- der Phase und der Intensität eines der beiden Ausgänge, wendung von Magnetfeldern in zwei Richtungen durch Ferner ist es auch möglich, an dem Differenzdetektorden kombinierten Einsatz der in den Fig.20 und 23 25 Stromkreis 12 für die Zeitdifferenz einen Ausgang zu dargestellten Magnetfeldgeneratoren zu erreichen. erhalten, der proportional zu der Zeitdifferenz zwischen

Auch ist es möglich, die Ausbreitungsgeschwindigkeit den Signalen von der Ausgangstransducereinheit 7 und einer akustischen Schwingung, die sich in dem amor- dem Verzögerungsstromkreis 12 ist. Dieser Ausgang phen Band fortpflanzt, durch Verwendung eines Perma- kann rückgekoppelt zu dem elektronischen Treibernentmagneten und durch mechanische Einstellung der 30 Stromkreis 10 werden, um auf diese Weise das Magnet-Distanz zwischen dem Magneten und dem amorphen feld des Magnetfeldgenerators 8 elektronisch zu steu-Band zu steuern. Es kann die Methode der Änderung em, wobei eine automatische Reduzierung der Zeitdifder Verzögerungszeit durch die Anwendung eines vor- ferenz zwischen den beiden Signalen bis auf den Wert anstehend beschriebenen Vorfeldes bei einer elektroni- Null erreicht werden kann. Des weiteren ist es möglich, sehen Ausrüstung und bei einem elektrischen Signal- 35 eine derartige Rückkopplung so zu beeinflussen, daß meßinstrument, die zusammen in einem Videogerät als der Ausgang von dem Eingangssignalerzeugungsstromeine elektrische Signalverzögerungseinrichtung einge- kreis 9 automatisch kompensiert wird, so daß der zubaut sind, eine elektronische Verzögerungssteuerung ei- sammengesetzte Ausgang der beiden Impulse, der von nes elektrischen Signals bewirken. dem Ausgangsmischstromkreis erhalten wird, gegen

40 Null geht. In dem dargestellten Beispiel kann der Verzö-

Beispiel 7 gerungsstromkreis 12 durch eine amorphe Verzögerungsleitung ersetzt werden, die Eingangs- und Aus-

Bei diesem Beispiel ist eine elektroakustische Um- gangstransducereinheiten aufweist. Es ist ebenso mög-

wandlungsvorrichtung zur Steuerung der elektrischen Hch, eine elektromechanische Umwandlungseinrichtung

Signalausbreitungszeit vorgesehen, wobei diese Ein- 45 anzuwenden, die einen oder beide der Eingangs- und

richtung einen Magnetfeldgenerator, einen elektroni- Ausgangstransducereinheiten 6 und 7, die absorbieren-

schen Treiberstromkreis für diesen, Eingangs- und Aus- den Enden 5 und ein amorphes Band aufweist, das sich

gangstransducereinheiten und einen elektronischen Ein- von dem Band 1,2,3 und 4 in F i g. 24 unterscheidet und

gangs- und Ausgangssignalverarbeitungsstromkreis eine feste Verzögerungszeit besitzt,

aufweist. 50

Unter Bezugnahme auf Fig.24 wird nachstehend die Beispiel 8
elektrische Signalübertragung und die Signalverarbeitung beschrieben. Dieses Beispiel betrifft eine Signalmittelungseinrich-

Von der Anordnung in Fig.24 wird ein elektrisches tung, die aus zwei Eingangstransducereinheiten, einem

Signal durch einen elektronischen Eingangssignalerzeu- 55 elektronischen Stromkreis als Treiberstufe für diese, ei-

gungsstromkreis 9 und eine Eingangstransducereinheit ner Ausgangstransducereinheit, einem elektronischen

6 in ein akustisches Signal umgewandelt, das sich in dem Ausgangsstromkreis, einem Magnetfeldgenerator und

amorphen Band 2 fortpflanzt. Die Ausbreitungsge- einer Stromquelle für diesen besteht. Unter Bezugnah-

schwindigkeit des akustischen Signals wird durch ein me auf F i g. 25 wird diese Einrichtung nachstehend im

Magnetfeld gesteuert, das durch einen Magnetfeldgene- 60 Detail beschrieben.

rot/Ar ft e*rrtnhii*t \xt\rA 11 n/H Hoc al^ncticnhe Ctrvnal w/irH In Γι tr Οζ ητί··/4 «j« alal/tripAUar Immtlcrinnnl ην*.».«η·*

durch eine Ausgangstransducereinheit 7 wieder in ein durch einen Impulsreihengenerator 13 und einen Zu-

elektrisches Signal zurückverwandelt. Das amorphe falls-Rauschgenerator 12 in einer Eingangstransducer-

Band ist in den Eingangs- und Ausgangstransducerein- einheit 6 in eine akustische Signalwelle umgewandelt,

heiten 6 und 7 dünn ausgebildet und wird gegen die 65 die sich in einem amorphen Band 1,2,3,4 und 5 ausbrei-

Absorptionsenden 5 hin noch dünner und enger, so daß tet und durch eine Ausgangstransducereinheit 9 in ein

die Möglichkeit zur Absorption des akustischen Signals elektrisches Signal zurückverwandelt wird. Das elektri-

gegeben ist. Dementsprechend wird das akustische Si- sehe Signal wird durch einen Verstärker 16 und einen

17

Welienformer-Stromkreis 15 einer Eingangstransducereinheii 8 zugeleitet und in dieser in ein akustisches Signal umgewandelt In diesem Anwendungsfall wird das akustische Signal mit einem akustischen Signal von der Elngangstransducereinheit 6, verzögert um eine Periode relativ zu diesem erwähnten akustischen Signal, synchronisiert, wodurch die beiden Signale miteinander additiv kombiniert werden. Durch Wiederholung dieses Vorganges werden die Rauschsignale gemittelt, um eine Signalmittelung zu erreichen, die ein Signal mit einem to großen Rauschabstand liefert Es kann somit eine Signalmittelung leicht durch eine Anordnung erreicht werden, die im Vergleich mit den auf dem Markt befindlichen Signclmittelungseinrichtungen sehr einfach ist

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können zur Sicherung der Synchronisation des akustischen Signals von der Eingangstransducereinheit 6 mit dem akustischen Signal der anderen Eingangstransducereinheit 8 die Positionen der Eingangstransducer manuell eingestellt werden, oder falls es notwendig sein sollte, der Ausgang des Verstärkers 16 einem Impulszeitdifferenz-Detektorstromkreis 17 zugeführt werden, um elektronisch die Zeitabweichung zwischen den beiden Impulsen festzustellen und der Ausgang einer Stromquelle 14 für den Magnetfeldgenerator 7 zu steuern und dann ein Vorfeld durch diesen Magnetfeldgenerator 7 an das amorphe Band anzulegen, so daß das gemittelte Ausgangssignal automatisch eingestellt wird.

Überdies ist es möglich, durch die Festlegung eines Synchronisationssignals mit gutem Rauschabstand unter Verwendung einer Fernseh-Synchronisationssignaleinheit anstelle des Impulsreihengenerators 13 das Synchronisationssignal und sehr kleine reflektierte Signale zu messen. Wird die elektrische Signalübertragungszeitsteuereinrichtung aus den Beispielen 6 und 7 in Kombi- nation angewandt, können die wesentlichen reflektierten Signale gelöscht werden.

Hierzu 16 Blatt Zeichnungen

40

45

SO

55

60

65

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem mit einem ferromagnetische!! amorphen Band, mit folgenden Merkmalen:

(a) der elektromagnetische Kopplungskoeffizient des Bandes ist so weit erhöht, daß das Band ein akustisches Signalübertragungsmedium bildet,

(b) eine elektrisch gesteuerte Einrichtung legt von außen ein Magnetfeld zur Steuerung der akustischen Signalausbreitungszeit in dem Band an,

(c) eine Eingangseinrichtung mit zumindest einem elektroakustischer! Eingangswandler,

(d) eine Ausgangseinrichtung mit zumindest einem elektroakustischer! Ausgangswandler für das Band,

(e) einer Schaltung aus Eingangssignalgenerator bzw. Rausch- und Impulsreihengenerator zum Erzeugen eines Eingangssignals,

(f) einem Ausgangsmischstromkreis bzw. Ausgangsverstärker zum Verarbeiten eines Ausgangssignals,

dadurchgekennzeichnet, daß

(g) die Einrichtung (8; 7) zum Anlegen des äußeren Magnetfeldes mit einem Stromkreis (10) bzw. einer Stromquelle (14) verbunden ist, der bzw. die an einen Differenzdetektorstromkreis (U; 17) zum elektronischen Steuern der akustischen Signalausbreitungszeit angeschlossen ist, und daß

(h) das elektrische Ausgangssignal des elektroakustischer! Ausgangswandiers (7; 9) über den Differenzdetektorstromkreis (11; 17) und den Stromkreis (10) bzw. die Stromquelle (14) auf die Einrichtung (8; 7) rückgekoppelt ist, um das anliegende äußere Magnetfeld so zu steuern, daß die Zeitdifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Ausgangswandlers (7; 9) und dem Signal eines Stromkreises (12; 15), der mit dem Eingangswandler verbunden ist, gegen Null geht.

2. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische amorphe Band (1,2,3,4; 1, 2,3,4,5) zur Erhöhung des elektromechanischen Kopplungseffekts in einem Magnetfeld für eine vorgegebene Zeit erhitzt wird.

3. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß sowohl die Eingangseinrichtung als auch die Ausgangseinrichtung mehrere elektroakustische Eingangs- und Ausgangswandler (9, 10, 11; 12,13,14) aufweisen, die entlang dem Umfang einer Kreisscheibe angeordnet sind,

b) daß ein gemeinsamer Impuls- und Rauschgenerator (15) für die Eingangswandler (9, 10, 11) vorgesehen ist, der mit zwei elektrischen Signalen von zwei Stellen des ferromagnetischen amorphen Bandes (1,2,... 8) beaufschlagt wird, die untereinander eine Zeitdifferenz aufweisen, jedoch amplitudenmäßig zueinander proportional und in der Wellenform identisch sind, und

c) daß der Impuls- und Rauschgenerator (15) die Einlaufzeitpunkte, die Polarität und den Verstärkungsgrad der beiden Signale automatisch

einstellt (F ig. 19).

4. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Ausgangswandler (12) die Eingangssignale gleicher oder entgegengesetzter Phase zur gleichen Zeit wie dem ersten und zweiten Eingangswandler (9,10) eingespeist werden, der die Differenz bzw. die Summe der Eingangssignale detektiert (Fig. 19).

5. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß mit dem ersten Eingangswandler (5) ein zweiter Eingangswandler (6) in Reihe geschaltet ist,

b) daß ein gemeinsamer Impulsgenerator (12) die Eingangswandler (5, 6) über Rauschgeneratoren (9,10) antreibt,

c) daß der Abstand der beiden Eingängswandler (5,6) voneinander einstellbar ist, um die von den Eingangswandlern an einen Ausgangswandler (8) gelieferten beiden Eingangssignale in einem elektronischen Kreis (13) zur Breitbandverstärkung, der mit dem Ausgangswandler (8) verbunden ist, zu einem Ausgangssignal zu kombinieren, das je nach der Phasenlage der beiden Eingangssignale mit vergrößerten S/N-Verhältnis gcmittelt oder gelöscht ist bzw. einen Impulszug bildet (F ig. 18).

6. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die elektrische Schaltung (9) zum Erzeugen eines elektrischen Eingangssignals für den elektroakustischen Eingangswandler (6) mit einem Verzögerungsstromkreis (12) verbunden ist, der das elektrische Eingangssignal zeitlich verzögert an einen Differenzdetektorstromkreis (11) zum Feststellen der Zeitdifferenz zwischen den Ausgangssignalen des Verzögerungsstromkreises (12) und des Ausgangswandlers (7) und einen Ausgangsmischstromkreis (13) liefert, dem das elektrische Ausgangssignal des elektroakustischen Ausgangswandlers (7) zugeführt wird, und

b) daß im Ausgangsmischstromkreis (13) das verzögerte elektrische Eingangssignal und das elektrische Ausgangssignal entsprechend ihrer Phasenlage zueinander und ihren Amplituden kombiniert bzw. gelöscht werden (Fig. 24).

7. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

a) daß an dem Differenzdetektorstromkreis (11) das elektrische Ausgangssignal des Ausgangswandiers (7) anliegt,

b) daß der Ausgang des Differenzdetektorstromkreises (11) mit einem Treiberstromkreis (10) verbunden ist, der das Magnetfeld eines Magnetfeldgenerators (8) elektronisch steuert und

c) daß das Ausgangssignal des Differenzdetektorstromkreises (11) proportional zu der Zeitdifferenz des eingespeisten Ausgangssignals des Ausgangswandlers (7) und dem durch den Verzögerungsstromkreis (12) verzögerten Eingangssignal ist.

8. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandlersystem, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroakustische Ausgangswandler (9) über einen Verstärker (16) und einen Wellenformerstromkreis (15) auf einen zweiten Eingangswandler

3 4

(8) rückgekoppelt ist, der an einer Stelle des ferro- stiken zu nutzen. Hierzu werden Geräte verwendet, bei magnetischen amorphen Bandes (3, 4) angeordnet denen eine Bandleitung in einem dielektrischen, isolieist, die zwischen einem Magnetfeldgenerator (7) und renden Medium angeordnet ist. Derartige Übertradem Ausgangswandler (9) liegt, um das akustische gungseinrichtungen können auch in Systemen ange-Eingangssignal eines ersten Eingangswandlers (6) 5 wandt werden, in denen ein elektrisches Signal durch mit dem akustischen Ausgangssignal des zweiten eine Glasfaser, Quarzfaser oder durch einen nichtma-Eingangswandlers (8) zu synchronisieren bzw. zu gnetischen oder magnetischen Metalldraht weitergelcikombinieren (F i g. 25). tet wird. In solchen Übertragungseinrichtungen ist die

9. Elektrisches Signalübertragungs- und -wandler- Ausbreitungszeit abhängig von der Größe des Ausbreisystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 10 tungsmediums, und um eine ausreichende Verzögedaß ein weiterer Ausgang des Verstärkers (16) mit rungszelt des Signals für einen bestimmten Anweneinem Differenzdetektorstromkreis (17) verbunden dungszweck zu erhalten, sind längs der Ausbreitungsist der die Zeitabweichung zwischen den beiden richtung Signalabgriffsstellen vorgesehen, die beispielselektrischen Signalen korrespondierend zu dem aku- weise mit Hilfe eines Gleitschuhs ausgewählt werden stischen Eingangssignal des ersten Eingangswand- 15 können. Bei diesen Signalübertragungseinrichtungen lers (6) und dem akustischen Ausgangssignal des kann die Einstellung der Ausbreitungszeit im allgemeizweiten Eingangswandlers (8) elektronisch feststellt nen nicht in geglätteter Form vorgenommen werden, und dementsprechend eine Stromquelle (14) des Ma- Die Einrichtungen sind teuer in der Herstellung, da für gnetfeldgenerators (8) zur automatischen Einstel- den Zusammenbau eine hohe Genauigkeit der Einzellung eines gemittelten Ausgangssignals des Verstär- 20 teile gefordert wird. Durch die vielen Einzelteile entstekers (16) steuert. hen Abweichungen in den Ausbreitungscharakteristi

ken der Signale, wodurch sich gewisse Instabilitäten er-

geben können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Signal-25 übertragungs- und -wandlersystem der eingangs be-

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Signalübertra- schriebenen Art unter Verwendung eines ferromagnetigungs- und -wandlersystem mit einem ferromagneti- sehen amorphen Bandes als Übertragungsmedium für sehen amorphen Band nach dem Oberbegriff des Pa- ein akustisches Signal, das durch Umwandlung eines tentanspruchs 1. elektrischen Signals entsteht, und ebenso für die Über-

Für die elektrische Signalübertragung werden im all- 30 tragung eines elektrischen Signals, das durch Umwandgemeinen Koaxialkabel, Wellenleiter oder dergleichen lung aus einem akustischen Signal gebildet wird, so zu verwendet, und für den Fall, daß es erforderlich ist, die verbessern, daß ein gemitteltes Ausgangssignal mit verFortpflanzungsgeschwindigkeit niedriger als die Licht- größertem Signal/Rauschverhältnis oder ein Impulszug geschwindigkeit zu halten, wird ein Material mit elek- aus Eingangssignalen mit gewünschter Zeitdifferenz zutromagnetischen Eigenschaften eingesetzt, das sich von 35 einander erhalten wird.

denjenigen eines guten elektrischen Leiters unterschei- Diese Aufgabe wird bei dem Gegenstand nach dem

det, oder es wird ein zusammengesetztes System aus Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mittels der Merkmaeinem derartigen Material und einem elektrischen Lei- Ie im kennzeichnenden Teil gelöst,
ter als Übertragungselement benutzt Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich

Aus der US-PS 38 20 040 ist eine Übertragungsein- 40 aus den Merkmalen der übrigen Patentansprüche,
richtung für impulsförmige elektrische Signale bekannt, Im folgenden wird die Erfindung anhand von zeichne-

bei der ein Impulsgenerator über einen elektroakusti- risch dargestellten Ausführungsbeispielen näher besehen Wandler das Eingangssignal liefert und bei wel- schrieben. Es zeigt

eher am anderen Ende des Signalübertragungsmediums F i g. 1 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des

aus einem ferromagnetischen amorphen Werkstoff über 45 Prinzips der Erfindung,

einen elektroakustischen Ausgangswandler an einen Fig.2 einen mechanischen Resonanzmeßkreis zum

Impulsempfänger elektrische Ausgangssignale abgege- Messen des elektromechanischen Kopplungskoeffizienben werden. Eine elektrisch gesteuerte Einrichtung legt ten k,

ein äußeres Magnetfeld an das akustische Signalüber- F i g. 3 den elektromechanischen Kopplungskoeffi-

tragungsmedium zur Steuerung der Verzögerungszeit 50 zienten k eines amorphen Bandes, das erfindungsgemäß der Signale an. benutzt wird und die Abhängigkeit des Vormagnetisie-

Aus der US-PS 29 82 925 ist eine magnetostriktive rungsfeldes von der Resonanzfrequenz für den Fall, daß Verzögerungsleitung bekannt, bei der eine der Verzö- das Vormagnetisierungsfeld in Längsrichtung an das gerungsspulen zur Kompensation der Schwankungen amorphe Band angelegt ist,

der Umgebungstemperatur entlang dem Verzögerungs- 55 Fig.4 die Wärmebehandlungstemperatur in Abhänelement der Leitung in Übereinstimmung mit der Bewe- gigkeit von der Wärmebehandlungszeit für den elektrogung eines Bimetallstreifens, der auf Temperatur- mechanischen Kopplungskoeffizienten k einer Probe, Schwankungen anspricht, verschoben wird. Eine ver- an die ein Magnetfeld von 12 000Örsted in Längsrichschiebbare Spule ist mit dem Bimetallstreifen über einen tung des amorphen Bandes angelegt ist,
die Bewegung verstärkenden Mechanismus verbunden, 60 Fig. 5 die Abhängigkeit des elektromechanischen der die kompensatorische Verstellung der .Spule ans- Kopp!ungsko?ffizient£n k von dem VormagnetiEisführt. rungsfeld für die Fälle, daß das Magnetfeld an das amorin der US-PS 38 38 365 sind amorphe Metallegierun- phe Band in Längsrichtung, in Breiienrichtung und in gen für Wellenführungsvorrichtungen beschrieben, die Dicke^richtung der Wärmebehandlung des Bandes andraht- oder bandförmig ausgebildet sind. 65 gelegt wird,

Bei bekannten elektrischen Signalübertragungsein- F i g. 6 den Zusammenhang zwischen der Wärmebe-

richtungen wird ein elektrisches Signal in eine Schall- handlungstemperatur und der Wärmebehandlungszeit welle umgewandelt, um deren Ausbreitungscharakteri- gemäß der Veränderung ΔΕ/Ε des Young-Modul einer