JPS5890816A - Ultrasonic wave solid-state delay line - Google Patents

Ultrasonic wave solid-state delay line

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JPS5890816A
JPS5890816A JP18863581A JP18863581A JPS5890816A JP S5890816 A JPS5890816 A JP S5890816A JP 18863581 A JP18863581 A JP 18863581A JP 18863581 A JP18863581 A JP 18863581A JP S5890816 A JPS5890816 A JP S5890816A
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delay
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delay medium
ultrasonic
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Takeo Yokoyama
横山 武男
Kazuya Imai
今井 一也
Hideaki Asaoka
浅岡 英明
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Showa Electric Wire and Cable Co
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/30Time-delay networks
    • H03H9/36Time-delay networks with non-adjustable delay time

Abstract

PURPOSE:To sufficiently suppress a dispersion mode even if a delay medium having a thickness several times or more the wavelength is used, by polishing the surface coarseness of the major plane of the delay medium and the boundary plane of a transducer to a specific value or below of the propagation wavelength. CONSTITUTION:An input transducer 8 and an output transducer 9 are respectively stuck to end surfaces 3, 4 of a delay medium D having two parallel major planes 1, 2 and 5 end surfaces 3, 4, 5, 6 and 7 intersecting with the major planes, and an ultrasonic wave signal of shear mode propagates in the delay medium D. The input and output transducers 8, 9 have boundary surfaces 10, 11, 12 and 13 coincident with the major planes 1, 2, and the boundary surfaces and the major planes are polished planes having surface coarseness which is <=1/20 of propagation wavelength of ultrasonic waves in the medium D, and the dispersion in the distance between the major planes clipping the propagation signal path in the medium D is <=1/20 of the propagation wavelength.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分IF) 本発明は、ガラス等の一体遅延媒体中に超音波信号を伝
播させて遅延信号を得る超音波固体遅延線に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Portion IF of the Invention) The present invention relates to an ultrasonic solid-state delay line that propagates an ultrasonic signal in an integral delay medium such as glass to obtain a delayed signal.

(従来技術) 近都、カラーテレビジ曹ン、ビデオディスク、ビデオテ
ープレコーダー◆に多用されているガテス遅延線は、次
のような構造をしている。#1Mは従来のガラス遅延線
の一例を示す。
(Prior Art) The Gates delay line, which is widely used in color televisions, video discs, and video tape recorders◆, has the following structure. #1M shows an example of a conventional glass delay line.

第1図において、2つの平行な主#1.2とこの主面と
交差する5つの端面3.4.5,6.7とを有する遅延
媒体りの中には、その端面3に貼着された人カドランス
ジューサ8から矢印の反射経路を雌り出力トランスジュ
ーサ9へ超音波が伝播される。人カドランスジューサ8
は、電気信号を超音波信号に変換してill!延媒体り
の主面1.2に平行に分極し、シェアーモードの超音波
信号を送す出す。出カドランスジュー−f9はその逆に
端dIJ4に到来したシェアーモードの超−WI波信号
を電気信号に変換する。
In FIG. 1, in a delay medium having two parallel main surfaces #1.2 and five end surfaces 3.4.5, 6.7 intersecting this main surface, there is a Ultrasonic waves are propagated from the human quadrangle transducer 8 to the output transducer 9 along the reflection path indicated by the arrow. person cadran juicer 8
converts electrical signals into ultrasonic signals and illuminates! It is polarized parallel to the main surface 1.2 of the spreading media and transmits a shear mode ultrasonic signal. On the other hand, the output transducer f9 converts the shear mode super-WI wave signal arriving at the terminal dIJ4 into an electrical signal.

このような構造の遅延線は、量産性に、優れていること
やスプリアス処理のし易さが特徴とされている。そして
、非分散モード(ゼロモード)の超音波信号のみを伝播
させるために、遅延媒体と同一厚さのトランスジューす
を用いることが必須の要件とされている。換言すれば、
入力および出力トランスジューサ8.11は、#11図
の遅延媒体りの2つの主面1,2と一致する境#面10
 、11゜12.13を有している。さらに、このゼロ
モードのみの伝播のためには、遅延媒体の厚さがその中
を伝播する超音波の波長の5倍以下、好ましくは2分の
1以下であることも必須の要件とされている。
A delay line having such a structure is characterized by its excellent mass productivity and ease of spurious processing. In order to propagate only ultrasonic signals in a non-dispersive mode (zero mode), it is essential to use a transducer with the same thickness as the delay medium. In other words,
The input and output transducers 8.11 are connected to the boundary plane 10 which coincides with the two main planes 1, 2 of the delay medium in figure 11.
, 11°12.13. Furthermore, in order to propagate only this zero mode, it is also an essential requirement that the thickness of the delay medium be five times or less, preferably one-half or less, of the wavelength of the ultrasound propagating therein. There is.

これらの理勅は、HえばIRI TRAN8AOTIO
11t8の1960年7月号35頁から43頁に記載さ
瓢また遅延線の量産性については08F3581247
号に、スプリアス除央については持久aB47 −27
574号公報にそれぞれ記載されている。そして、特に
このうち量産性に関する08F3581247号に記載
された、ガラスブーツタにトランスジューサを貼った後
スティシングして第1図のような遅延線を一挙に多数生
産する技術は、製造コストを下げる効果が大きいため、
世界の主要メーカーに採用されるに・至った。そして、
このガラスの厚さはその強度上伝播波長の約2倍相度に
選定されているのが一般的である。
These orders are IRI TRAN8AOTIO
11t8, July 1960 issue, pages 35 to 43
Regarding the spurious removal, Sukyu aB47-27
Each of these is described in Publication No. 574. In particular, the technology described in No. 08F3581247 regarding mass production, in which a transducer is attached to a glass boot switch and then stitched to produce a large number of delay lines at once as shown in Figure 1, has the effect of lowering manufacturing costs. is large, so
This product has been adopted by major manufacturers around the world. and,
The thickness of this glass is generally selected to be approximately twice as strong as the propagation wavelength in terms of its strength.

(発明の背景) サテ、上記IRI ’I’RAN8AO’l’l0N8
  において、ゼロモードのみを伝播させるための要件
が、伝播波長に坩して遅延媒体の厚みが2分の1以下で
なければならないとされているにもかかわらず、何故第
1図のような遅延線で、波長の数倍の厚さでもゼロモー
ドのみの伝播が可能なのかという点についてa!劇的に
説明を加えた文献は見あたらなしb杢発明書等は、この
事実を次のように解析しムまず、Mlmllから先に述
べると、第1図に示すような遅延線は遅延媒体の厚さが
λ/2以上のときは従来のseaす、一定の規則にした
がって皺数のモードの通路が存在する。ただし、人、出
カドランスジューサが0モード以外の発信、受信の不可
能な楕成になっているのである。その榊戚上のポイント
はトランスジューサの境!#圓を遅延媒体の主面に正確
に一致させた事によるものである。それならば、トラン
スジューサの境界向と遅延媒体の主面を正確に一致させ
ると、なぜ0モード以外のモードを発信、賃信出米ない
かを以下に説明する。
(Background of the invention) Sate, the above IRI 'I'RAN8AO'l'l0N8
Although the requirement for propagating only the zero mode is that the thickness of the delay medium must be less than half of the propagation wavelength, why does the delay as shown in Figure 1 occur? Regarding the question of whether it is possible to propagate only the zero mode even if the thickness is several times the wavelength, a! I can't find any literature that provides a dramatic explanation.B Moto Inventions etc. analyze this fact as follows.First, starting with Mlmll, the delay line as shown in Figure 1 is due to the delay medium. When the thickness is λ/2 or more, there is a path of the wrinkle number mode according to a certain rule as in the conventional sea. However, the person and the output transducer are in such a configuration that it is impossible to transmit or receive signals in modes other than 0. The key point on Sakaki is the border of the transducer! This is due to the fact that the circle is exactly aligned with the main surface of the delay medium. Then, if the boundary direction of the transducer and the main surface of the delay medium are exactly matched, it will be explained below why a mode other than the 0 mode is not transmitted.

第3図は、−例としてn −3のモード波が媒体り中を
伝播する様子を記したものである。図中、波動WI、W
lは、 い−。、 ej(ky+γx)、。1wt090001
00.■■ でありその合成波動Wlは となる。これが萎−3のモード波である。
FIG. 3 shows, for example, how an n-3 mode wave propagates through a medium. In the diagram, waves WI, W
l is -. , ej(ky+γx),. 1wt090001
00. ■■ The resultant wave Wl is. This is the mode wave of atrophy-3.

なお、図の上下方向をY方向、左右方向をX方向、紙面
に垂直な方向を2方向とし、波杉はすべて2方向の変位
量を示す。媒体平向は1,2、トランスジューサ境界面
は12.13である。■°式を変形すれば次のようにな
る。
Note that the vertical direction in the figure is the Y direction, the horizontal direction is the X direction, and the direction perpendicular to the plane of the paper is two directions, and all wave cedars indicate displacements in two directions. The media plane is 1,2 and the transducer interface is 12,13. ■If we transform the expression, we get the following.

Wl−0’cos  ky−e−j(r” ”’)、曲
曲■したがって、波動lはY方向にQ’e o s −
y  なるb 定在波を形成しつつX方向に6−j(rx−wt)なる
振動をしながら進むモード波であることがゎかムさて、
区8aにおけるY方向の定在波の発生のようすを#4図
に示す。今かりに遅延媒体のX −Lf!6点にム−B
−0−Dなるトランスジューすを接着したとする。■の
波動Wlはトランスジューサの境界面がj!延媒体の主
面に一致しているのでトランスジューサ中をそのまま進
行しX−Lの点で反射することになる。よって、トラン
スジューサ中の波動Wyは下式のようになる0Wy−0
’ COl−ツー、e−3(yx−wt) +ここ 1シで、簡単のために、rは遅延媒体中の値に等しいと
仮定する。
Wl-0'cos ky-e-j(r” ”'), curve ■Therefore, the wave l is Q'e o s − in the Y direction.
y becomes b It is a mode wave that travels while vibrating 6-j (rx-wt) in the X direction while forming a standing wave.
Figure #4 shows how the standing waves in the Y direction are generated in section 8a. Now the delay medium X-Lf! Mo-B for 6 points
Assume that a transducer -0-D is attached. The wave Wl of ■ is at the interface of the transducer j! Since it coincides with the main surface of the spreading medium, it proceeds through the transducer as it is and is reflected at the point XL. Therefore, the wave Wy in the transducer is 0Wy-0 as shown below.
' COl-2, e-3(yx-wt) + Here, for simplicity, we assume that r is equal to the value in the delay medium.

からX−L−Tの点ではr(L−’I’)−πとなもし
たがって0式からトランスジューサ中ではY方向に#!
6図のように、そしてX方向に第5b!Jのような定在
波が発生する。この定在波の形から、トランスジューサ
の外部はそれぞれ振動している臥全体として起電力が打
ち消し合い、出力トランスジューサから出力がとり出さ
れることはない。言葉をかえれば、トランスジューサの
境界面(ム−B、0−D)を遅延媒体の主面に一致させ
た遅延線は、分散モード(ディスパーシブモード)によ
って動作しない、と云う事になる。ただし遅延媒体を厚
くすると、即ち、tlh4図なる定在波が数λ以上(実
験的には5J以上)になると効果的な定在波を得ること
が#!MIIlになり分散モードでも動作し始める。
From the point X-L-T, it becomes r(L-'I')-π. Therefore, from equation 0, #! in the Y direction in the transducer!
6, and in the X direction 5b! A standing wave like J is generated. Due to the shape of this standing wave, the electromotive force on the outside of the transducer cancels out as a whole vibrating bed, and no output is taken out from the output transducer. In other words, a delay line in which the transducer interface (Mu-B, 0-D) coincides with the main plane of the delay medium will not operate in a dispersive mode. However, if the delay medium is made thicker, that is, if the standing wave shown in tlh4 becomes more than several λ (experimentally more than 5 J), an effective standing wave can be obtained. It becomes MIIl and starts working in distributed mode.

次に第3′Fj4に於て、A/  n/  Of  D
/なるトランスジューサを接着したとすると、媒体中を
進行しず、Y方向への定在波の発生はありえず、#15
図のX方向への定在波のみ発生する。つまり、この遅延
線は分散モードで動作しうる。同様にしてム−A’−0
’−Dなるトランスジューすでも同じ事がいえる・ 又、トランスシューサムI  BJF  01  Dの
場合は説明するまでもなく分散モードによってよく動作
する事が分る。そして、ム’−f−0−Dなるトランス
ジューサもシェアモード用として実用となることは特開
昭50−134350号公報に開示されているが、これ
が分散モードで動作しないことは上記理論によって初め
て明確に裏付けることができる。
Then in the 3'Fj4, A/ n/ Of D
If a transducer of
Only standing waves in the X direction in the figure are generated. That is, this delay line can operate in a distributed mode. Similarly, Mu-A'-0
The same can be said for the transducer '-D.Also, in the case of the transducer I BJF 01D, it is obvious that it works well in the dispersion mode. Although it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 134350/1989 that the transducer M'-f-0-D is also practical for shared mode, it is clear for the first time from the above theory that this transducer does not operate in distributed mode. can be substantiated.

(従来技術の問題点) さて、前述の各公報に記載された従来技術によれば、遅
延媒体の厚みがその中を伝播する超音波信号の波長の5
倍以下でなければならないとさ瓢実用的な固体遅延線を
得るには2倍程度が好ましいことが実験的に良く知られ
ている。実際に、現在最も多用されているカラーテレビ
ジョン用のものは、中心周波数が約3.6 M Hzで
、ガラス遅延媒体の厚さはl■から1.2閣程度に選定
されている。この遅延媒体内の超音波信号の波長は0.
61111程度であるから、媒体の厚みは波長の1.5
から2倍程度に選定されているわけである。
(Problems with the Prior Art) According to the prior art described in the above-mentioned publications, the thickness of the delay medium is 50% of the wavelength of the ultrasonic signal propagating through it.
It is well known experimentally that it is preferable to have a value of about 2 times or less in order to obtain a practical solid-state delay line. In fact, the center frequency of the color television most commonly used at present is approximately 3.6 MHz, and the thickness of the glass delay medium is selected to be approximately 1 to 1.2 mm thick. The wavelength of the ultrasonic signal in this delay medium is 0.
61111, the thickness of the medium is 1.5 of the wavelength.
This means that approximately twice as many people were selected as

このような中心周波数のガラス遅延線は、伝送帯域を2
MHz程度にとることができるが、ビデ才力メツや放送
機器等に用いられるガラス遅延線は、伝送帯域を5Wy
1からIOMH寞とできるだけ広くとることが要求され
、これに伴って中心周波数を10MHzから30MH!
と高く選定せざるを得ない。
Such a center frequency glass delay line has a transmission band of 2
However, glass delay lines used in video equipment, broadcasting equipment, etc. have a transmission band of around 5Wy.
It is required that the center frequency be as wide as possible from 1 to IOMH, and along with this, the center frequency should be changed from 10MHz to 30MHz!
I have no choice but to choose it highly.

ところが、このように中心・周波数を高くすると、媒体
中の信号の波長が短くなり、例えば30MHgのものは
媒体の犀みを最大0.3−程度に連室しなければならな
い。これは、実際上ガラス遅延媒体を用いた場合、破損
し易く実用性が無い。そして、波長の5倍もしくけそれ
以上の厚みの媒体を用いると、従来法で製造したものは
スプリアスが多くて特性が十分でない。
However, when the center and frequency are raised in this manner, the wavelength of the signal in the medium becomes shorter, and for example, in the case of 30 MHg, the maximum stiffness of the medium must be increased to about 0.3-. In practice, when a glass delay medium is used, this is easily damaged and is not practical. When a medium with a thickness of five times the wavelength or more is used, those manufactured by the conventional method have many spurious waves and do not have sufficient characteristics.

従って、従来はこのような高い周波数の遅延線は、55
w5g度の厚肉のガラス遅延媒体に、方形あるいは円形
のトランスジューサを貼り付けたバルタ波を用いた方式
のものに限られていた。ところ臥このような遅延線は、
材料費もさることながら、先に示したようなスライシン
グによる大量生産の手法が採用できないために、きわめ
てコスト高になることと、製品の重量や大きさが小さく
ならないという欠点があった。
Therefore, conventionally, such a high frequency delay line is 55
It was limited to a system using a Baltic wave in which a rectangular or circular transducer was attached to a thick glass retardation medium of 5 g. However, such a delay line is
In addition to the cost of materials, there were drawbacks such as extremely high costs because the method of mass production using slicing described above could not be adopted, and the weight and size of the product could not be reduced.

(発明の目的) 本発明は以上の点に着目してなされたもので、実用上十
分に分散モードを抑制したシェアーモードの遅iti、
sを提供することを目的とする◎本発明はさらに、伝播
波長が比較的高い周波数の場合に、その媒体内の波長の
数倍以上の厚さをもつ遅延媒体を使用しても、分散モー
ドを十分抑制することのできる遅延線を提供することを
目的とする。
(Objective of the Invention) The present invention has been made with attention to the above points, and it is possible to achieve a shared mode delay time that sufficiently suppresses the dispersion mode for practical use.
◎The present invention further provides that when the propagation wavelength is a relatively high frequency, even if a delay medium having a thickness several times the wavelength within the medium is used, the dispersion mode The purpose of the present invention is to provide a delay line that can sufficiently suppress the

(発明の構成) 本発明は、第1図に示したような遅延媒体の主面と、こ
れに連なるトランスジューサの境界内の表面粗さを、そ
の媒体中の超音波の伝播波長の20分の1以下に研摩す
ることによって、媒体の厚さを波長の20倍程度まで実
用可能にしたものであるO また本発明は、媒体の伝播信号を挾む主面間距離のばら
つきを上記波長の20分の1以下にし、分散モードの発
生を防止したものである。
(Structure of the Invention) The present invention improves the surface roughness within the boundary between the main surface of a delay medium and the transducer connected thereto, as shown in FIG. By polishing the medium to a thickness of 20 times the wavelength or less, the thickness of the medium can be practically reduced to about 20 times the wavelength. This is to prevent the occurrence of dispersion mode.

さらに本発明は、Fランスジューサ内の超音波の伝播波
長が、遅延媒体内のそれよりも長いようにトランスジ1
ユーサの材料を選定して、トランスジューサの境゛昇面
゛と媒体の主面とを同時に同一条件で研摩しても、トラ
ンスジ1−サ内に分散モードが発生し難いようにしたも
のである。
Furthermore, the present invention provides a transducer such that the propagation wavelength of the ultrasonic waves in the F transducer is longer than that in the delay medium.
The material of the user is selected so that even if the raised surface of the transducer and the main surface of the medium are simultaneously polished under the same conditions, a dispersion mode is unlikely to occur within the transducer.

ここで、向粗さとは第2図に示したように、面の凹凸の
頂上14.15間の長さ■をいうものとする。
Here, as shown in FIG. 2, the surface roughness refers to the length (■) between the peaks 14 and 15 of the surface irregularities.

(発明の実施例) イ)実施例1 まず、伝播信号速度が24001i/秒のガラス遅延媒
体の主面間距離を0.8謡とし、中心周波数20MHz
でトランスジューサを駆動させたところ、媒体主面の表
両粗さによって下褒のように分散モードの減衰量が変化
した。なお、この信号の媒体内の波長は120X10−
・−である。また、トランスジュー?けりチウムナイオ
ペー)(Li)jbo、)を使用した◎ 以下余白 比較鍔1,2においては分散モードが十分抑制できない
が、媒体表面の面粗さを小さくしていくき、実施例のよ
うに分散モードが減少する。
(Embodiments of the Invention) A) Example 1 First, the distance between the main surfaces of a glass delay medium with a propagation signal velocity of 24001 i/s was set to 0.8 m, and the center frequency was 20 MHz.
When the transducer was driven, the amount of attenuation of the dispersion mode changed as shown by the roughness of the main surface of the medium. Note that the wavelength of this signal within the medium is 120X10-
・It is -. Also, transju? ◎ The dispersion mode cannot be suppressed sufficiently in margin comparison tsuba 1 and 2, but as the surface roughness of the medium surface is reduced, the dispersion mode can be suppressed as in the example. Decrease.

分散モードの減衰量は26dB以上なければ実用性が無
いので、上表から媒体の主面の面粗さが波長の約20分
の1以下でなければならないことがわかる。
Since it is not practical unless the attenuation amount of the dispersion mode is 26 dB or more, it can be seen from the above table that the surface roughness of the main surface of the medium must be about 1/20th of the wavelength or less.

また、媒体の主面の一方、あるいは伝播信号麿路を挾む
主面の一部の面粗さを大きくしても比較例1.2と同様
分散モードの減衰量が不足した。
Further, even if the surface roughness of one of the main surfaces of the medium or a part of the main surfaces sandwiching the propagation signal path was increased, the amount of attenuation of the dispersion mode was insufficient as in Comparative Example 1.2.

さらに、加工精度と生産性の面から、媒体の肉厚は波長
の20倍が限度で15倍以下が好ましい。
Furthermore, from the viewpoint of processing accuracy and productivity, the thickness of the medium is preferably 20 times the wavelength and preferably 15 times or less.

口) 実施例2 一方本発明の実施例として遅延媒体の主面および同時に
研摩するトランスジューサの境界面の面粗さを3.9X
1G”’1mとし、トランスジューサの材質を変えて1
0MHzの周波数の信号を入力したところ下表の結果を
得た。
Example 2 On the other hand, as an example of the present invention, the surface roughness of the main surface of the delay medium and the interface of the transducer polished at the same time was set to 3.9X.
1G"'1m, and change the material of the transducer.
When a signal with a frequency of 0 MHz was input, the results shown in the table below were obtained.

上記のいずれの場合も、トランスジューサの信号発射あ
るいは受信方向の肉厚はトランスジューサ内の信号の波
長の2分の1とすることは舊うまでもない。
In any of the above cases, it goes without saying that the wall thickness of the transducer in the signal emitting or receiving direction is half the wavelength of the signal within the transducer.

この例から、トランスジューサ中の信号伝播波りも長く
、PZ’I’糸の場合は媒体のそれより市短いことから
、分散モード発生の様子が異なっているO そして、リチウムナイオベートのトランスジューサを用
いたものの方がはるかに優れた特性を有していることも
この表かられかる。
From this example, we can see that the signal propagation wave in the transducer is also long, and in the case of PZ'I' yarn, it is shorter than that of the medium, so the appearance of the dispersion mode is different. It can also be seen from this table that the properties of the conventional materials are far superior.

ここで実施例2について若干説明を加える◎第7図に於
て、遅延媒体中の波動W1 、WHはトランスジニーす
ではW(、Wyとなる。
Here, some explanation will be added regarding the second embodiment. In FIG. 7, the waves W1 and WH in the delay medium become W(,Wy) in the transgeny.

W 1’−0−61(’Y +7’X ) 、e 3 
w tw(−0、* −’ (”Y −1” ) 、 
e j w tw7−σ・coぼy、C−j(r’x−
wt)なお、kと1はトランスジニーす中でに′r′と
変更されており、媒体中の伝播速度V、。
W1'-0-61('Y+7'X), e3
w tw(-0, *-'("Y-1"),
e j w tw7-σ・coboy, C-j(r'x-
wt) Note that k and 1 are changed to 'r' during transgeny, and the propagation velocity in the medium is V.

よりもトランスジューサ中の伝播速度”s。The propagation velocity in the transducer is more than “s”.

が大きくなっている。is getting bigger.

1117mより明らかなように、v′3゜>Vs。であ
るからこの11−3モード波を最も効率良く受信するト
ランスジューサの肉厚!は、媒体内の伝播波長の2分の
lよりも大きくなっている。そして、この状態で境界条
件を正しくとれば、Y方向の定在波が生じ、トランスジ
ューサの外部に出力をとり出すことができなくなること
は前述のとおりである。
As is clear from 1117m, v'3°>Vs. Therefore, the thickness of the transducer that most efficiently receives this 11-3 mode wave! is larger than 1/2 of the propagation wavelength in the medium. As described above, if the boundary conditions are set correctly in this state, a standing wave in the Y direction will occur, making it impossible to take out the output to the outside of the transducer.

一方、Oモードの信号は、W・に示すように伝播し、こ
の2分の1波長の厚さであるT′の厚さのトランスジュ
ーサによって最大効率で受信できる。
On the other hand, an O-mode signal propagates as shown by W. and can be received with maximum efficiency by a transducer with a thickness of T', which is one-half wavelength thick.

従って実際の遅延線の出カドランスジュー賃の厚みはT
′に遁走する◎ここでこの厚さのトランスジューサは先
のn−3モード波を最大効率で受信することはできない
が、定在波が発生することにはかわりなく、この定在波
により生じるトランスジニー量の振動は厚みが!のとき
よりも小さくなる。
Therefore, the actual thickness of the output delay line is T
◎Here, although a transducer of this thickness cannot receive the previous n-3 mode wave with maximum efficiency, a standing wave is still generated, and the transducer generated by this standing wave is The vibration of Genie is thick! becomes smaller than when .

従ってますます分散モードを受信し難くなるのである。Therefore, it becomes increasingly difficult to receive the distributed mode.

これに対して、#18図のように媒体中よりもトランス
ジニーす中の信号伝播速度が遅いと、TとT′との差が
4・さくなり、もし境界条件の乱れが発生した場合分散
モードを最大効率で受信する条件に近くなってしまう。
On the other hand, if the signal propagation speed in the transgenic medium is slower than in the medium as shown in Figure #18, the difference between T and T' becomes 4. This is close to the condition for receiving the mode with maximum efficiency.

なお、トランスジューサ中のY方向定在波は伝播定数が
蛮われば次のようになる。トランスシュこの値からトラ
ンスジューサの音速には全く関係なく同じように定在波
が形成される事が分る。
Note that the Y-direction standing wave in the transducer becomes as follows if the propagation constant is degraded. From this value, it can be seen that standing waves are formed in the same way regardless of the sound speed of the transducer.

従って、VB2 > Vsにすることによって、遅延媒
体の主面とトランスジューすの境界面を同一面粗さにし
ても伝播波長との比はトランスジューサの方が大きくな
り、最も定在波の乱れ易いトランスジューサ部分の条件
をより有利にすることができるのである。
Therefore, by setting VB2 > Vs, even if the main surface of the delay medium and the interface between the transducer and the main surface are made to have the same surface roughness, the ratio of the propagation wavelength to the transducer becomes larger, and the standing wave is most likely to be disturbed. This makes it possible to make the conditions of the transducer part more favorable.

(発明の効果) 以上説明したように、遅延媒体中を伝播して〈る信号を
最も効率良く受信するトランスジューサの肉厚は、シラ
ンスジエーサ内の信号波長の2分の1に等しい値である
。そしてこの厚みよりも厚くても瀞(ても出カドランス
ジニー量の出力は小さくなる・ 一方、第3図で説明したように、たとえ最大効率で伝播
信号を受信できるようにトランスジニーtの肉厚を設定
しても、媒体の主面とトランスジューサのm昇爾の一致
するシェアーモード遅延線では、0モード以外の信号は
トランスジューサ表面で互いに電荷の発生を打消し合う
定在波となり出力として出てこない。
(Effects of the Invention) As explained above, the thickness of the transducer that most efficiently receives a signal propagating through a delay medium is equal to one half of the signal wavelength within the silance dialer. Even if the thickness is thicker than this, the output of the transgenie amount will be small.On the other hand, as explained in Figure 3, even if the thickness of the transgenie is Even if the thickness is set, in a shear mode delay line where the main surface of the medium and the transducer m height match, signals other than 0 mode become standing waves that cancel out the generation of charges on the transducer surface and are output as output. It doesn't come.

本発明は、媒体の主面から伝播波長に比べて大きな凹凸
を排除し、かつ、長手方向の媒体の肉厚を高精度に保っ
て上記定在波が安定に生じるようにしている。しかも、
第7図の遅延線は、超音波連路の両端にあって最も定在
波の乱れの生じ易いトランスジューすにおいて、その材
料を透電することにより見かけ上の表面粗さを媒体のそ
れよりも小さくすることができる。
The present invention eliminates unevenness larger than the propagation wavelength from the main surface of the medium, and maintains the thickness of the medium in the longitudinal direction with high precision so that the standing wave described above is stably generated. Moreover,
The delay line in Figure 7 is designed to reduce the apparent surface roughness of the medium by transmitting electricity through the material at the transducers, which are located at both ends of the ultrasonic path and where the standing wave is most likely to be disturbed. can also be made smaller.

また、第7図の遅延線は、分散モードを最も受信し易い
トランスジューサの厚さと、ゼリモードの信号の受信用
トランスジューサの最適厚さとの間に差をつけることが
できるので、一層特性を向上させることができる・ そして、以上の構成によって従来特性上使用不能であっ
た媒体内の伝播波長の5倍以上20程度度の厚さの媒体
を用いても十分分散モードの抑制がされた超音波固体遅
延線が得られる。
In addition, the delay line shown in FIG. 7 can make a difference between the thickness of the transducer that most easily receives dispersion mode signals and the optimal thickness of the transducer for receiving zero mode signals, so that the characteristics can be further improved. And, with the above configuration, the ultrasonic solid-state retardation can be achieved that sufficiently suppresses the dispersion mode even when using a medium with a thickness of about 20 degrees or more than 5 times the propagation wavelength in the medium, which was previously unusable due to its characteristics. A line is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第11!lは本発明の実施に好適する従来の超音波固体
遅延線の斜視図、第2WJは表面粗さの定義説引回、t
s3乃至lWJはシェアーモード遅延線の媒体中の波動
の説明図、第7.8図は本発明のi!1延線の実施例の
媒体中波鋤説明図である。 D  −−−−−−−−−−m−遅延媒体1 、2 −
−−−−−−一遅延媒体の主面3.4,5,8,7−一
−−遅勉媒体の端面8 −−−−−−−−−−一・入カ
ドランスジューサS  −−−−−−−−−−−一出力
シランスジニーす10.11.12.13・−トランス
ジューすの境界面H−−−−−−−−−−−一表面粗さ 17E ρ 1IIi2Wi 4 第71El 第8図
11th! 1 is a perspective view of a conventional ultrasonic solid state delay line suitable for implementing the present invention, 2nd WJ is a definition of surface roughness, t
s3 to lWJ are explanatory diagrams of waves in the medium of the shear mode delay line, and Figure 7.8 is the i! of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of a medium wave plow in an embodiment of one wire extension. D ----------m-delay medium 1, 2-
-------1 main surface of delay medium 3.4, 5, 8, 7--1-- end surface 8 of slow learning medium --------1. input quadrature transducer S --- -------------One output Silance Genie 10.11.12.13 - Transducer interface H--------- One surface roughness 17E ρ 1IIi2Wi 4 71st El Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.2つの平行な主面とこの主面と交差する3つ以上の
端面を有する遅延媒体と、前記端面のいずれか一つに貼
着され前記主面に平行な方向に分極して遅延媒体中にシ
ェアーモードの超音波信号を人力する人カシランスジュ
ーサと、前記いずれかの端面に貼着され遅延媒体中を伝
播した前記超音波信号を電気信号に変換する出カドラン
スジューサとを有するものにおいて、前記入力および出
カドランスジューサは前記遅延媒体の2つの主面と一致
する境界面を有し、前記主面と前記境界面とは共に遅延
媒体中の超音波の伝播波長の20分の1以下の面粗さの
研摩面とされかつ前記遅延媒体の伝播信号継路を挾む主
面間距離の−ばらつきが遅延媒体内の超音波の伝播波長
の20分のl以下であることを特徴とする超音波固体遅
延線。 2、遅延媒体の主面間距離が遅延媒体内の超音波の伝播
波長の1倍以上20倍以下好ましくは5倍以上15惰以
下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
超音波固体遅延線。 3、遅延媒体がガラスから成ることを特徴とする特許請
求の範囲第1項または2項記載の超音波固体遅延線。 4、トランスジューサ内の超音波の伝播波長が遅延媒体
内のそれよりも良いことを特徴とする特許請求の範囲第
1項乃至3項記載の超音波固体遅延線。
1. A delay medium having two parallel main faces and three or more end faces intersecting the main faces, and a delay medium that is attached to any one of the end faces and polarized in a direction parallel to the main face. It has a manual transmission juicer that manually generates a shear mode ultrasonic signal, and an output juicer that is attached to one of the end faces and converts the ultrasonic signal propagated in the delay medium into an electric signal. In the input and output transducers, the input and output transducers have interface surfaces that coincide with two major surfaces of the delay medium, and the major surfaces and the interface surfaces are both 20 times smaller than the propagation wavelength of the ultrasound in the delay medium. The polished surface has a surface roughness of 1 or less, and the variation in the distance between the main surfaces sandwiching the propagation signal coupling path of the delay medium is 1/20 or less of the propagation wavelength of the ultrasonic wave in the delay medium. Features an ultrasonic solid delay line. 2. The distance between the main surfaces of the delay medium is 1 time or more and 20 times or less, preferably 5 times or more and 15 times or less, the propagation wavelength of the ultrasonic wave in the delay medium, as set forth in claim 1. Ultrasonic solid state delay line. 3. The ultrasonic solid-state delay line according to claim 1 or 2, wherein the delay medium is made of glass. 4. The ultrasonic solid-state delay line according to claims 1 to 3, characterized in that the propagation wavelength of the ultrasonic waves in the transducer is better than that in the delay medium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58107617U (en) * 1982-01-18 1983-07-22 キンセキ株式会社 ultrasonic solid state retarder

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