Pierwszenstwo: 09.XI.1968 Holandia Opublikowano: 3.1.1974 68 382 KI. 21g,/34 MKP H03h 9/30 Wlasciciel patentu: N.V. Philip^Gloeilampenfabriken, Eindhoven (Ho¬ landia) Ultradzwiekowa linia opózniajaca Przedmiotem wynalazku jest ultradzwiekowa linia opózniajaca zawierajaca korpus z ciala sta¬ lego, na którym znajduje sie jeden lub wiecej prze¬ tworników dla przetworzenia energii elektrycznej na ultradzwiekowa mechaniczna energie drgan i odwrotnie. Znana tego typu linia opózniajaca za¬ wiera korpus z dwiema równoleglymi plaszczyzna¬ mi ograniczajacymi i prostopadlymi do nich pla¬ szczyznami bocznymi, przy czym na jednej lub kilku plaszczyznach bocznych umieszczone sa prze¬ tworniki. Powierzchnie ograniczajace moga przy tym miec wiele róznych form.Materialem ciala stanowiacego korpus jest szklo lub inna substancja o nieznacznej zaleznosci tem¬ peraturowej. Odstep czasu pomiedzy odbiorem wej¬ sciowym sygnalu elektrycznego i nadaniem odpo¬ wiadajacego wyjsciowego sygnalu elektrycznego, podczas którego sygnal wejsciowy jest przetwo¬ rzony na drgania mechaniczne, które z kolei sa znów przetworzone na sygnal elektryczny, jest praktycznie niezalezny od temperatury.Dla zapewnienia wystarczajacej wytrzymalosci mechanicznej i umozliwienia wystarczajacych wy¬ miarów powierzchni styku dla przetworników, cia¬ lo wykonuje sie o stosunkowo duzej grubosci.Wypromieniowywane z przetwornika wejscio¬ wego fale ultradzwiekowe odbijaja sie przynaj¬ mniej od kilku powierzchni bocznych ciala stano¬ wiacego korpus zanim dojda do przetwornika wyj¬ sciowego. Ilosc odbic i droga fali sa przy tym za- 10 15 20 25 30 2 lezne od ksztaltu równoleglych powierzchni ogra¬ niczajacych. Aby zmniejszyc niepozadane promie¬ niowanie spowodowane przez naturalne rozchodze¬ nie sie fali ultradzwiekowej, a zatem straty po¬ wodowane przez czesci powierzchni bocznych, poza zadana droga fali, niektóre ich miejsca wy-. konuje sie, co jest znane, jako miejsce tlumiace.Jednak dla linii opózniajacej z dwiema powierzch¬ niami ograniczajacymi o dowolnym ksztalcie nie jest mozliwe utrzymanie w stanie statycznym miejsc wykonanych jako miejsca tlumiace, na skutek czego powstaja rózne niepozadane odbicia podczas przechodzenia fali ultradzwiekowej niepo¬ zadanymi dodatkowymi drogami co uniemozliwia utrzymanie dokladnie okreslonego czasu opóznie¬ nia.Niespodziewanie stwierdzono, ze w tego typu liniach opózniajacych te niepozadane rozchodzenie sie fali mozna zmniejszyc gdy grubosc linii opóz¬ niajacej, a wiec odleglosc pomiedzy obiema po¬ wierzchniami ograniczajacymi, dobierze sie mniej¬ sza od pieciu dlugosci fali drgan mechanicznych a miejsca powierzchni ograniczajacych poza za¬ dana droga fali wykona sie jako miejsca tlumia¬ ce, a ponadto polaryzacja przetworników bedzie równolegla do powierzchni ograniczajacych jak równiez do powierzchni stykowych z korpusem aby straty energii fali utrzymac mozliwie male, Tak wiec ultradzwiekowa linia opózniajaca, za¬ wiera wedlug wynalazku sztywny plaski korpus 68 38268 382 3 4 z dwiema równoleglymi plaszczyznami ogranicza¬ jacymi i prostopadlymi do nich waskimi plaszczyz¬ nami bocznymi, na których umieszczony jest jeden lub kilka przetworników do przetwarzania energii elektrycznej w energie drgan ultradzwiekowych i odwrotnie, przy czym niektóre czesci sztywnego korpusu poza zadana droga fali ultradzwiekowej sa wykonane jako miejsca tlumiace te fale, przy czym istota linii jest to, ze sztywny plaski korpus ma grubosc, która jest mniejsza niz piec dlugosci fali drgan mechanicznych a przetworniki energii sa spolaryzowane równolegle do plaszczyzn ogra¬ niczajacych plaski korpus prostopadlych do gru¬ bosci korpusu oraz ze przetworniki sa spolaryzo¬ wane równolegle do swych, prostopadlych do gru¬ bosci, plaszczyzn styku a ponadto czesci tych po¬ wierzchni plaskich ograniczajacych plaski korpus polozone poza zadana droga fali ultradzwiekowej sa wykonane jako'zadane miejsca tlumiace, które w konsekwencji znajduja sie równolegle do kie¬ runku rozchodzenia sie przechodzacych przez cialo sztywnego plaskiego korpusu fal ultradzwiekowych i spelniaja role obszarów tlumienia dla tej fali.Tak wiec przez wskazany wybór kierunku po¬ laryzacji przetworników powierzchnie graniczne dzialaja jak zwierciadla dla drgan ultradzwieko¬ wych i dlatego tlumienie jest male w porównaniu do stanu poprzedniego. Dla umozliwienia otrzy¬ mania dokladnie okreslonego czasu opóznienia, to jest zapobiezeniu rozprzestrzenianiu sie fal ultra¬ dzwiekowych niepozadanymi drogami, material tlumiacy umieszcza sie na tych miejscach, które stanowia niepozadane powierzchnie odbijajace dla fali ultradzwiekowej to jest na zewnatrz pozadanej drogi fali, wówczas droga fal jest wymuszona w obrebie korzystnej drogi. Niepozadane pasozytni¬ cze promieniowamia wytlumia sie wykonujac szor¬ stkie miejsca przez szlifowanie lub wytrawianie, albo wytloczenie nierównosci na ciele stalym two¬ rzacym korpus linii opózniajacej podczas formo¬ wania goracego i jeszcze plastycznego szkla.Ostatnie osiagniecia techniki umozliwiaja rów¬ noczesne wytwarzanie duzej liczby ultradzwieko¬ wych linii opózniajacych przez rozciecia na przy¬ klad graniastoslupowej bryly szklanej, na której na jednym lub dwu bokach znajduja sie prze¬ tworniki, natomiast inne boki sa zeszlifowane plasko, aby mogly sluzyc jako powierzchnie odbi¬ jajace dla drgan mechanicznych. Bryla jest cieta na cienkie plytki za pomoca odcinarki pod katami prostymi do boków, na których sa osadzone prze¬ tworniki. Powstajace czesci tworza oddzielne ultra¬ dzwiekowe linie opózniajace.Ta metoda wytwarzania ultradzwiekowych linii opózniajacych pozwala na tania masowa ich pro¬ dukcje.Jezeli grubosc ciala stalego jest mniejsza niz 5 dlugosci fali, to stosujac material tlumiacy na powierzchniach granicznych lub odpowiednio je obrabiajac na przyklad wytrawiajac je, zapewnia sie tlumienie niepozadanych fal ultradzwiekowych, przechodzacych przez te czesci. W praktyce wy¬ biera sie grubosc korpusu na przyklad 1 mm lub grubosc tak mala jak to jest dopuszczalne ze wzgledu na wytrzymalosc mechaniczna. Dla od¬ biorników telewizji kolorowej, w .których wyma¬ gany czas opóznienia jest 64 ^s, dlugosc fali wy¬ nosi okolo 0,6 mm, tak wiec grubosc 1 mm jest mniejsza niz dwie dlugosci fali. 5 Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry ultradzwiekowej linii opózniajacej, a fig. 2 — widok boczny ultradzwie¬ kowej linii opózniajacej. Linia opózniajaca przed¬ stawiona na fig. 1 zawiera cialo stale 1 z odpo¬ wiednio wybranego materialu na przyklad szkla.Cialo stale 1 ma ksztalt graniastoslupa o podsta¬ wie pieciokatnej majacej równolegle boki 2 i 3.Bok 4 tworzy kat prosty z wymienionymi bokami 2 i 3, a boki 5 i 6 tworza kat okolo 135° z tymi bokami. Na bokach 5 i 6 znajduja sie odpowied¬ nio przetworniki 7 i 8 tak, ze drgania mechanicz¬ ne pochodzace z przetwornika 7 sa sukcesywnie odbijane od powierzchni 2, 3, 4, 2 i 3 przed do¬ tarciem do przetwornika 8.Grubosc d ciala stalego 1 jest mniejsza niz piec dlugosci, najlepiej mniejsza niz dwie dlugosci fali ultradzwiekowej drgan mechanicznych.Przetworniki 7 i 8 sa spolaryzowane równolegle do swych odpowiednich powierzchni styku 5 i 6 z cialem 1 oraz równiez równolegle odpowiednio do górnej i dolnej powierzchni granicznej 9 i 10 ciala 1. Te ostatnie powierzchnie sa uformowane przez odciecie korpusu z wiekszej bryly szkla. Tlu¬ miacy material 11, na przyklad guma silikonowa. stanowi warstwe o grubosci 1/2 mm na powierzch¬ ni 9 i/lub 10 w obszarach pokazanych przez za- kreskowanie na fig. 1. Wspomniany wybrany kie¬ runek polaryzacji sprawia, ze powierzchnie 9 i 10, które maja mala zdolnosc tlumienia, dzieki zasto¬ sowaniu malej grubosci d, dzialaja jak zwierciadla dla ultradzwiekowych drgan mechanicznych. Tak wiec Tlumiacy material 11 powoduje to, ze fala ultradzwiekowa wysylana przez przetwornik 7, jest zmuszona przemieszczac sie droga pokazana w kie¬ runku przetwornika 8. Unika sie w ten sposób nie¬ pozadanego pasozytniczego promieniowania i w kon¬ sekwencji otrzymuje sie dokladny czas opóznienia. PL PL