PL61484B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 13. VII. 1967 Holandia Opublikowano: 10. XII. 1970 61484 KI. 21 g, 34 MKP H 03 h, 9/30 UKD Wlasciciel patentu: N. V. Philips 'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Holandia) Akustyczna linia opózniajaca Wynalazek dotyczy akustycznej linii opózniaja¬ cej, w której osrodkiem opózniajacym jest szklo.Tego rodzaju linie opózniajace sa stosowane pow¬ szechnie w ukladach elektronicznych, w których opóznienia sygnalów elektrycznych rzedu 0,01—0,1 ms nalezy uzyskiwac przy szerokosci pasma od kilku do kilkudziesieciu megaherców.Opóznienie nastepuje przez przemiane sygnalu elektrycznego za pomoca elementu piezoelektrycz¬ nego w ultradzwiekowe drgania mechaniczne, zwy¬ kle drgania scinajace, a po przejsciu sygnalu aku¬ stycznego przez osrodek opózniajacy zostaje on w podobny sposób ponownie przetworzony w syg¬ nal elektryczny przez element piezoelektryczny, przy czym wymieniony sygnal ulega zadanemu opóznieniu w odniesieniu do sygnalu pierwotnego.Szybkosc rozchodzenia sie akustycznych fal scina¬ jacych w ciele stalym jest 105 razy mniejsza niz szybkosc rozchodzenia sie fal elektromagnetycz¬ nych, tak ze mozliwe jest uzyskanie duzego opóz¬ nienia na malej odleglosci.Linie opózniajace sa uzywane, miedzy innymi w elektronicznych maszynach liczacych, w techni¬ ce radiolokacyjnej i telewizyjnej. W systemach te¬ lewizji dwubarwnej linie opózniajace sa uzywane do kombinacji informacji o barwie dwu sasiadu¬ jacych linii ramki. Czas opóznienia wymagany do tego celu wynosi w przyblizeniu 64 (asek przy 625 liniach i czestotliwosci 50 Hz.Przy uwzglednieniu czestotliwosci 4,43 MHz i wymaganej szerokosci pasma 2 MHz, szklo jest odpowiednim osrodkiem opózniajacym.Znane szklo, które doskonale nadaje sie do tego celu ma nastepujacy sklad w °/o molowych: 5 Si02 70—78 PbO 15—30 którego maksymalnie 5% mo¬ lowych moze byc zastapionych jednym lub wieksza iloscia na¬ stepujacych tlenków MgO, BaO, io CaO i SrO Na20 +K20 0—7 NaO ^ 0,5 Sb203 + As203 Szklo to wyróznia sie wysoka jakoscia róznych 15 wlasciwosci, które maja znaczenie dla omawianego zastosowania.Biorac pod uwage zachodzace w praktyce waha¬ nia temperatury o 25°C, czas opóznienia nie pod¬ lega wahaniom wiekszym niz 0,02 jusek. Oznacza 20 to, ze temperaturowy wspólczynnik czasu opóznie- dr nia — dla tych rodzajów szkla jest mniejszy niz, 10 X 10-6 na °C, a w niektórych przypadkach nawet mniejszy niz 1 X 10-6 na °C. Tlumienie 25 drgan akustycznych w liniach opózniajacych z tego szkla nie jest zbyt wielkie.Tlumienie mechaniczne wymienionego szkla nie przekracza 9 X 10-3 dB/^usek • MHz, co jest zupelnie zadowalajace dla linii opózniajacych w odbiorni- 30 kach telewizyjnych. 6148461484 3 Dalsza dodatnia cecha tego szkla jest jego bar¬ dzo mala wrazliwosc na uprzednia obróbke cieplna, co oznacza, ze stosunkowo szybszy lub wolniejszy przebieg ochladzania od temperatur w poblizu temperatury odprezania nie ma znacznego wplywu na temperaturowy wspólczynnik czasu opóznienia.Znaczne wahania w obróbce polegajace na utrzy¬ mywaniu przez okolo 10 minut w temperaturze przekraczajacej temperature odprezania o okolo 50°C a nastepnie ochladzanie z szybkoscia 1,5°C na minute, nie wplywa w sposób znaczny na od¬ twarzalnosc.Wreszcie, efekt histerezy nie wystepuje w tym szkle w stopniu szkodliwym, w przeciwienstwie do niektórych innych znanych gatunków szkla. Efekt histerezy wystepuje w czasie opóznienia, kiedy szklo jest rozgrzewane od temperatury pokojowej do temperatury pomiedzy 60 a 80°C, po czym jest utrzymywane w tej temperaturze przez ponad 1 go¬ dzine, a nastepnie jest ochladzane znowu do tem¬ peratury pokojowej. Czas opóznienia w tempera¬ turze pokojowej moze ulec zwiekszeniu o 1/104, przy czym wymieniony wzrost zanika znowu stop¬ niowo w ciagu kilku dni. W wymienionym wyzej szkle wspomniana zmiana wynosi co najwyzej 3/105 przy opisanym cyklu temperaturowym.Szybkosc rozchodzenia sie fal scinajacych w tych rodzajach szkla jest stosunkowo niska i waha sie tylko nieznacznie w zaleznosci od skladu (2400— 2600 m/s).Trudnosc w wytworzeniu skladu szkla wymaga¬ nego dla linii opózniajacych wiaze sie z faktem, ze male zmiany w skladzie wybranego rodzaju szkla moga wywolac zmiany wlasnosci akustycznych, zauwazalnych we wspólczynniku temperaturowym czasu opóznienia. Jest to szczególnie niepozadane, zwlaszcza przy zastosowaniu w liniach opózniaja¬ cych dla telewizji kolorowej. Powoduje to koniecz¬ nosc utrzymywania stalej zawartosci skladników szkla w waskich granicach. Znane rodzaje szkla maja wysoka zawartosc jednotlenku olowiu. Jed¬ nakze jednotlenek olowiu wykazuje wlasnosc cze¬ sciowego odparowywania na powierzchni stopione¬ go szkla, tak ze zawartosc PbO zostaje znacznie zredukowana.Jezeli takie szklo pochodzace z warstwy po¬ wierzchniowej stopu, tworzy czesc ciala opózniaja¬ cego, prawidlowe dzialanie jako osrodka opóznia¬ jacego moze byc zaklócone.Znane sa co prawda, mozliwosci ograniczania wspomnianego odparowywania PbO. Wymaga to jednakze specjalnych przedsiewziec i zabiegów.Wynalazek okresla rodzaje szkiel, których wada polegajaca na odparowywaniu jednego lub wiecej skladników szkla i wynikajacego z tego szkodli¬ wego wplywu na wlasnosci akustyczne szkla jest znacznie mniejsza, podczas gdy poprzednio wy¬ szczególnione korzystne wlasnosci szkla sa w nim utrzymane.Zgodnie z wynalazkiem, akustyczna linia opóz¬ niajaca, której osrodek opózniajacy jest wykonany ze szkla zawierajacego skladniki Si02, K20 i co najmniej jeden tlenek dwuwartosciowego metalu, jest znamienna tym, ze szklo ma nastepujacy sklad, wyrazany w procentach wagowych: 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Si02, K20 + Na20 Na20 Sb203 + As203 B203 A1203 PbO CaO BaO MgO ZnO CdO SrO Bi203 50—75 0—8 0,5 1,5 5 15 0,10 C—20 0—40 0—10 0—25 0—35 0—30 0—30 lacznie 20—50 przy uwzglednieniu koniecznosci spelnienia wyma¬ gania, ze — 5 X 10-6 < 2{ a{ Xj < + 5 X 10-6 gdzie a{ jest wspólczynnikiem temperaturowym czasu opóznienia w zakresie 20 do 70°C dla i tego sklad¬ nika tlenkowego i, zas Xj jest frakcja molowa w której wymieniany skladnik wystepuje w szkle.Podczas doswiadczen, podczas których dokonano wynalazku, stwierdzono, ze wspólczynnik tempera¬ turowy czasu opóznienia akustycznych fal scina¬ jacych jest w podanych granicach zawartosci skla¬ dników wielkoscia drugorzedna w odniesieniu do tego rodzaju wielkosci dla swobodnych skladników tlenkowych.Celem uzyskania wspólczynnika temperaturowe¬ go czasu opóznienia w poblizu zera, nalezy spelnic podany wyzej warunek. W wymienionym juz za¬ kresie zawartosci skladników, na osrodek opóznia¬ jacy w ultradzwiekowych liniach opózniajacych dla omówionych celów moga byc zastosowane tylko takie gatunki szkla, w których wymieniony waru¬ nek jest spelniony bez koniecznosci zastosowania srodków pomocniczych, które maja na celu popra¬ wienie wlasnosci linii opózniajacej, której wspól¬ czynnik temperaturowy nie jest równy zeru, na przyklad przez zestawienie z elektryczna linia opóz¬ niajaca, której wspólczynnik temperaturowy jest ta¬ ki sam jak dla szkla, tylko skierowany przeciwnie.W zamieszczonej ponizej tabeli I zestawione sa war¬ tosci wspólczynnika a{ dla wzietych pod uwage tlenków.Tabela I Tlenek i Si02 B203 A1203 ZnO PbO CaO BaO MgO CdO Bi203 SrO K20 a{. 106 | —100 —90 + 180 + 165 + 285 + 340 + 350 + 325 + 210 + 350 + 350 + 300 j5 61484 6 As203 i Sb203 moga byc pominiete w oblicze¬ niach. Dokladnosc wartosci wspólczynnika tempe¬ raturowego, obliczonego za pomoca wzoru jest ta¬ ka, ze dla rodzajów szkla, które byly ochladzane w stosunku 1°C na minute od najwyzszej tempe- 5 ratury odprezania lub tez temperatury o 50°C wyzszej, wymieniona wartosc nie rózni sie od okreslonej doswiadczalnie o wiecej niz ±5 X 10-6 °C w zakresie temperatur 20—70°C.Jezeli jest wymagana jeszcze wieksza dokladnosc, io mozna zmieniac ilosc jednego lub wiecej sklad¬ ników az do osiagniecia zadanej wielkosci wspól¬ czynnika temperaturowego. Z reguly wartosc wy¬ magana dla rodzajów szkiel, uzywanych jako osrodki akustyczne równa sie zeru lub lezy w po- *5 blizu zera, lecz w pewnych przypadkach jest poza¬ dana wartosc nieco sie od zera rózniaca, celem uzyskania optimum dzialania toru opózniajacego w innych zakresach temperatury niz wymienione 20—70°C, albo tez dla skompensowania wspólczyn- 20 nikiem temperaturowym szybkosci propagacji w przetwornikach i/lub w innych elementach wspól¬ dzialajacego obwodu elektrycznego.Jest tez mozliwe, ze inny proces ochladzania mo¬ ze spowodowac niewielkie róznice w wartosci 25 wspólczynnika temperaturowego.Rodzaje szkla dla linii wedlug wynalazku maja dobra stabilnosc, to jest wspomniane efekty histe- rezy nie zachodza w szkodliwym stopniu takze po dluzszym uzytkowaniu. 30 Podczas gdy dla wiekszosci znanych rodzajów szkiel czas opóznienia t wykazuje w zaleznosci od At temperatury przebieg paraboliczny: — = c (T— T To)2 w zakresie temperatur, w którym (T—To)^ 25 ^50°C gdzie c jest w przyblizeniu + 0,04 X 10-6/ (°C)2, wartosc c dla znacznej ilosci rodzajów szkiel wedlug wynalazku wynosi tylko +0,02 X 10-6/(°C)2, tak ze stalosc czasu opóznienia funkcji tempera¬ tury dla tych rodzajów szkiel jest wieksza, niz dla 40 znanych rodzajów szkiel.Szybkosc rozchodzenia sie akustycznych fal sci¬ najacych dla szkla o skladzie wedlug wynalazku waha sie od 2800 do 3500 m/sek. Wartosci te sa nieco wyzsze niz dla podanych wyzej znanych szkiel (2400—2600 m/sek) co oznacza, ze dla tego samego czasu opóznienia jest wymagany odpo¬ wiednio dluzszy pret akustyczny. Dla linii opóznia¬ jacych o malym czasie opóznienia, o wielkosci np. 64 ^usek, nie ma to jednak znaczenia. Korzystny udzial skladników jest okreslony w nastepujacych granicach (takze w °/o wagowych): Si02 K20 + Na20 Na20 Sb203 + B203 A1203 PbO CaO BaO MgO ZnO CdO SrO Bi203 As203 60—70 2—6 <0,5 <1,5 <5 <15 0—5 0—10 0—25 0—5 0—15 0—20 0—15 0—20 lacznie 25—40 Kilka przykladów rodzajów szkiel, które zgodnie z wynalazkiem znalazly zastosowanie jako osrodki opózniajace w akustycznych liniach opózniajacych podano ponizej, przy czym skladniki ich wyrazono zarówno w procentach molowych jak i wagowych.Wymieniono przy tym nastepujace wlasnosci: At sredni wspólczynnik temperaturowy TC = --—- w zakresie temperatur 20—70°C wyrazony jako 10-6/°C, zmiana (ATC) przy 20°C wyrazona jako 10-6/°C, po procesie ochladzania przy którym szklo rozgrzane od temperatury pokojowej do tempera¬ tury wyzszej o 50°C od temperatury odprezania jest ochladzane do temperatury pokojowej z szyb¬ koscia 1,5°C na minute, w porównaniu do szkla po ochlodzeniu z szybkoscia 100°C na minute, oraz wartosci stalej c z zamieszczonego wyzej wzoru wyrazona w 10-8/(°C)2.Tabela II Si02 B203 A1203 K20 PbO CaO BaO ZnO MgO CdO As203 TC ATC c 1 °/o Mol. 74.0 2.5 7.9 7.7 7.7 0,2 °/o wag. 63.7 3.4 6.4 16.9 9.0 0.6 0+1 4 3 2 •/• Mol. 69.2 3.0 5.0 2.5 12.1 8.0 0.2 «/© wag. 54.3 2.7 6.7 3.1 24.2 8.5 0.5 0+1 3 3 1 3 % Mol. 67.0 3.0 5.0 2.5 5.0 12.3 5.0 0.2 °/o wag. 62.0 3.2 7.9 3.6 4.3 15.3 3.1 0.6 0+1 6 4 4 1 % Mol. 72.9 2.5 5.0 6.5 7.9 5.0 0.2 | Vo wag. 60.7 3.3 3.9 13.8 8.9 8.9 ' 0.5 0+1 6 3/ 61484 Si02 B205 A1203 K20 PbO CaO BaO ZnO MgO SrO Bi203 As2Os TC zlTC c 5 % Mol. 76,8 2,5 5,0 5,5 5,0 5,0 0,2 °/o 0+1 6 2 wag. 53,9 2,8 3,3 9,9 2,3 27,3 0,5 6 °/o Mol. 73,3 2,5 11,0 8,0 5,0 0,2 °/o 0+1 3 3 wag. 58,5 3,1 22,4 8,6 6,9 0,5 7 °/o Mol. 70,1 5,0 5,0 2,5 5,0 7,2 5,0 0,2 | °/o 0+1 3 2 wag. 70,6 5,1 7,4 3,4 4,0 15,9 2,9 0,6 8 °/o Mol. 72,6 2,5 7,0 7,0 10,7 0,2 | °/o wag. 62,5 3,4 5,6 15,4 12,5 0,6 0+1 5 3 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe Akustyczna linia opózniajaca, w której osrodek opózniajacy stanowi szklo zawierajace skladni¬ ki Si02 i co najmniej jeden tlenek metalu dwu- wartosciowego, posiadajaca jeden lub wiecej przetwornik do przetwarzania sygnalu elek¬ trycznego na wejsciu w sygnal akustyczny i do przetwarzania tego sygnalu akustycznego w elektryczny sygnal wyjsciowy, znamienna tym, ze szklo zawiera w procentach wagowych: Si02 50—75 K20 + Na20 0—8 25 Na20 Sb203 + B203 A1203 PbO CaO BaO MgO ZnO CdO SrO Bi203 <0,5 As203 ^ 1,5 <5 <15 0—10 0—20 0^0 0—10 0—25 0—35 0—30 0—30 lacznie 20—50 40 45 przy czym spelniony musi byc warunek, ze —5 X 10-* < 2{ a{ Xj < +5 X 10-6, gdzie a{ jest wspólczynnikiem temperaturowym czasu opóznienia w zakresie 20—70°C dla i tego skladnika tlenkowego i, odnosnych tlenków, zas Xj jest frakcja molowa wymienionego skla¬ dnika w szkle.

2. Akustyczna linia opózniajaca wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze sklad szkla w procentach wagowych jest nastepujacy: Si02 60—70 K20 + Na20 Sb2Os B203 A1203 PbO CaO BaO MgO ZnO CdO SrO Bi203 Na20 2—6 <0,5 + As203 ^ 1,5 <5 <15 0—5 0—10 0—25 0—5 0—15 0—20 0—15 0—20 lacznie 25—40 KZG 1 z. 366/70 249 PL PL