Pierwszenstwo: 31.111.1966 Holandia Opublikowano: 30.XII.1969 59055 KI. 21 g, 34 MKP tJKD n<5hl\W Wlasciciel patentu: N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Holandia) Ultradzwiekowy element opózniajacy Wynalazek dotyczy ultradzwiekowego elemen¬ tu opózniajacego, wykonanego ze szkla i zaopa¬ trzonego w przetworniki nadawczy i odbiorczy do przetwarzania drgan elektrycznych w drga¬ nia mechaniczne i odwrotnie. Przetworniki te 5 umieszczone sa na powierzchniach elementu opózniajacego, tak aby drgania powstajace w przetworniku nadawczym, przed uderzeniem w przetwornik odbiorczy, odbijane byly przez przy¬ najmniej jedna, inna powierzchnie elementu 10 opózniajacego.Tego typu elementy opózniajace uzywane sa na przyklad do nadawania, z okreslonym czasem opóznienia, elektrycznych sygnalów o duzej sze¬ rokosci pasma, takich jak sygnaly telewizji ko- 15 lorowej, lub sygnaly cyfrowe w maszynach licza¬ cych. Drgania ultradzwiekowe, powstajace w przetworniku nadawczym, przechodza przez ele¬ ment szklany, nastepnie odbijane sa przez jed¬ na, lub wiecej powierzchni tego elementu i na 2o koniec uderzaja w przetwornik odbiorczy, przy czym czas potrzebny na przejscie drgan od prze¬ twornika nadawczega do przetwornika odbiorcze¬ go stanowi pozadany czas opóznienia.W praktyce duzy nacisk kladzie sie na to, aby 25 czas opóznienia byl wlasciwie dobrany i na¬ stepnie na to, aby zasadniczo nie zmienial sie przy wahaniach temperatury. Przez odipowiedini dobór materialu szklanego i/lub przetworników, mozna dowolnie wyeliminowac wplyw tempera- 30 tury. Na ogól czas opóznienia wybiera sie przez dobranie dlugosci drogi dzwiekowej na przej¬ scie drgan poprzez element opózniajacy, za po¬ moca doszlifbwywania szkla.W praktyce okazuje sie, ze z produkcja takich elementów opózniajacych wiaza sie duze trud¬ nosci. W szczególnosci moga zachodzic rózne od¬ bicia, w wyniku których charakterystyka prze¬ noszenia, od przetwornika nadawczego do prze¬ twornika odbiorczego nie jest wystarczajaco plaska i niezalezna od czestotliwosci.Dla unikniecia niepozadanych odbic sugero¬ wano, aby te scianki elementu opózniajacego, które nie podtrzymuja przetworników, lufo, nie odbijaja drgan ultradzwiekowych byly szorstkie, lub porysowane,, tak, aby odbijaly one drgania akustyczne tylko w malym stopniu. Sposób taki jest skomplikowany i zajmuje duzo czasu. Isto¬ ta wynalazku jest to, ze element opózniajacy po¬ siada powierzchnie zaopatrzone w wypuklosci i/lufo wglebienia otrzymane podczas procesu pra¬ sowania. Przynajmniej dwie powierzchnie zao¬ patrzone sa w wystepy otrzymane w procesie prasowania, sluzace do poprawnego oszlifowa¬ nia wspomnianych powierzchni odniesienia, pod¬ trzymujacych przetworniki i odbijajacych. Zgod¬ nie z wynalazkiem, powierzchnie te posiadaja rowki, otrzymane podczas procesu prasowania, których odleglosci wzgledem siebie i polozenia 59055k**j -:V ,;H._. ^? * JS* 20 25 30 posiadaja nierównomierne tolerancje, równe co najmniej glebokosci rowków.Wynalazek opisano ponizej w oparciu o ry¬ sunek, który przedstawia przyklad ultradzwie¬ kowy elementu opózniajacego" ^^onariego zgod- **5 nie z wynalazkiem*.Rysunek przedstawia szklany ultradzwiekowy , element opózniajacy, którego powierzchnie 1 i 2, podtrzymuja odpowiednio przetwornik nadaw¬ czy i odbiorczy. Drgania ultradzwiekowe emito- 10 . wane #przez przetwornik nadawczy sa odbite pi^z: c [^Wierzp^je 3 elementu opózniajacego i nastepnie uderzaja w przetwornik odbiorczy.Zgodnie z wynalazkiem, pozostale powierzchnie elementu opózniajacego zaopatrzone sa w rowki 15 g, a ponadto dwie z tych powierzchni, 4 i 5 za¬ opatrzone sa w wystepy n, które ulatwiaja pro¬ dukcje tego rodzaju elementu opózniajacego.Materialem wyjsciowym, do produkcji jest ka¬ walek goracego, "kowalnego szkla* o takim skla¬ dzie, aby otrzymac nieznaczny wplyw tempera¬ tury na czas opóznienia wyprodukowanego ele¬ mentu opózniajacego. Kawalek szkla wprowadza sie do matrycy o sciankach zaopatrzonych w zeberka, które po procesie prasowania powodu¬ ja utworzenie rowków g. Scianki prasy, lub ma¬ trycy posiadaja równiez male wneki, takie, ze po procesie prasowania na elemencie szklanym tworza sie wystepy n.Otrzymany w ten sposób blok prasowanego szkla poddawany jest najpierw szlifowaniu, przy * czym wystepy n na powierzchni 5 szlifo¬ wane sa tak, aby pokrywaly sie ich plaszczyzny.Nastepnie szlifowaniu poddawane sa wystepy na powierzchni 4. Powierzchnia 5 jest podtrzymy- . wana za pomoca wystepów n na plaskiej plycie podporowej i za pomoca wystepów powierzchni 4 na plaskim ograniczniku. W ten sposób blok szklany ustawiony jest odpowiednim katem do kamienia szlifierskiego, za pomoca którego szlifowana jest powierzchnia 1. Powierzchnia 1 jest zasadniczo pod katem prostym do plaszczy¬ zny okreslonej przez wystepy powierzchni' 5.Kat miedzy powierzchnia 1 a plaszczyzna okreslona przez wystepy na powierzchni 4 nie- . znacznie, przekracza 90°. Nastepnie szlifowana jest powierzchnia 2, . przy czyni, podobnie, po¬ wierzchnia ta " jest zasadniczo prostopadla do plaszczyzny okreslonej przez wystepy powierz¬ chni 5, a jej kat wzgledem plaszczyzny okreslo¬ nej przez wystepy powierzchni 4 jest mniejszy niz 90°. Pierwszy z katów wynosi na przyklad okolo 96°, a drugi okolo 84°.Po oszlifowaniu, na powierzchniach 1 i 2 in- " staluje sie przetworniki. Na przyklad na po¬ wierzchnie 1 i 2 naklada sie przez natryskiwa¬ nie cienka warstwe metalowa, a nastepnie do tych warstw metalowych przylutowuje sie, równiez zaopatrzone w cienkie warstwy meta¬ lowe, plytki t z materialu piezoelektrycznego, na przyklad tytaniany, lub cyrkoniany metali ziem alkalicznych i zaopatrzone w elektrody laczace.Plytki te poddane sa uprzednio dzialaniu silnego pola elektrycznego, na skutek czego posiadaja one szczatkowa polaryzacje. Korzystne jest na- 65 35 40 45 50 55 lozenie przez natryskiwanie* dwifi *wp$j$tg# fya kaz¬ dej powierzchni 1 i 2 tak, ze Aa. kazdej z ply¬ tek tworza sie dwie pary ele^ro|j, tk^cfe moga stanowic elektryczne polaczenie szeregowe. Dzie- M~"temir "mozna osiagnac lepsze dopasowanie do zródla, sygnalu ^wejsciowego, oraz do opornosci —wyjsciowej, ,podczasigdy drganiaNJitracizwiekowe kazdej polówki przetwornika rozciagala sie rów- l nolegle i w,;tej,\. samej fazie. ' V^\ Nastepnie szlifowana jest powierzchnia 3, przy czym plaszczyzny okreslone przez wystepy n ¦ znów s^u^a^jakp.-pjaszczyzny odniesienia. Najlepiej, gdy plaszczyzna 3 jest prostopadla jdo. plaszczyzn okreslonych przez, wystepy n.. Powierzchnia. 3 jest szlifowana tak dlugo- *azt- czas apóz-nienia mierzony przez uklady elektryczne -przylaczone do przetworników t osiagnie zadana wartosc.Metoda Ha jest 'bardzo ; korzystna,' poniewaz czas opóznienia moze byc dopasowany niezaleznie od tolerancji w - skladzie szkla- i procesu prasowa¬ nia.Jak stwierdzono, rowki g moga byc wykona¬ ne podczas tego sarnego procesu prasowania, co caly blok szMany. Wzgledne odleglosci a miedzy nimi, oraz ich polozenia posiadaja nieregular¬ ne tolerancje i sa co najmniej równe glebokosci rowków g. Na przyklad, jezeli posiadaja one gle¬ bokosc 1 mm, to odleglosc a moze zmieniac sie miedzy 1 mm a 6 mm. Rowki g rozciagaja sie zasadniczo równolegle do krawedzi powierzchni 3, jednak w ten sposób, ze róznice odleglosci miedzy jednym koncem, a drugim koncem zlob¬ ka do wspomnianej krawedzi moga podobnie zmieniac sie miedzy 1 mm a 6 mm. Zatem rowki g nie sa na Ogól scisle równolegle wzgledem siebie., Jak wiadomo, odbicia fali ultradzwiekowej, zachodzace na tych rowkach tlumia sie nawza¬ jem calkowicie, przed uderzeniem w przetwor¬ nik odbiorczy usytuowany na powierzchni 2, tak ze nie moga one niepomyslnie wplywac na .cha¬ rakterystyke przenoszenia, okreslona za pomo¬ ca pomiarów elektrycznych dokonanych miedzy przetwornikami t, odpowiednio na powierz¬ chniach 1 i 2. Jezeli wysokosc wystepów n otrzy¬ manych w tym samym procesie prasowania, na przyklad wynosi okolo 2 mm ponad odpowied¬ nimi powierzchniami, to winny one byc pomi¬ niete i powinny byc uzyte albo inne specjalne uchwytowe narzedzia dla otrzymania punktu od¬ niesienia miedzy polozeniami powierzchni 1 i 2 wzgledem dopasowywanej pózniej powierzchni 3 (po dolaczeniu przetworników t), albo powierz¬ chnie 4 i 5 powinny byc zeszlifowane na plasko, tak aby rowki g byly równiez czesciowo zeszlifo- * wane, co powinno eliminowac, przynajmniej w czesci, wplyw wspomnianych rowków, to znaczy stlumienie niepozadanych odbic. 60 PL