SU836771A1 - Ультразвуковое дисперсионное устройство - Google Patents

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ДИСПЕРСИОННОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относитс  к лини м задержки дисперсионного типа, пред назначенным дл  формировани  и обработки сигналов с частотной модул цией, использующихс  в радиолокации, гидролокации, св зи.

Известно ультразвуковое дисперсионное устройство 1, выполненное в виде пластины с нанесенными на нее периодическими неоднородност ми, однако данное устройство не позвол ет обеспечить увеличение времени перепада групповой задержки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  ультразвуковое дисперсионное устройство 2, содержащее полосковый звукопровод, на одной из широких сторон которого расположены решетчатые .отражающие структуры, щтрихи которых взаимно перпендикул рны и размещены под одинаковыми углами к продольной оси звукопровода, входной и выходной преобразователи , установленные на одном из торцов звукопровода симметрично относительно середины каждой решетчатой структуры, и акустические поглотители, расположенные на других торцах.

Основным недостатком данного устройства  вл етс  невозможность получени  большой величины перепада времени груп повой задержки сигнала вследствие уменьшени  амплитуды выходного сигнала, так

как при увеличении длины звукопровода возрастают потери на расхождение пучка упругой волны из-за конечных размеров ультразвуковых преобразователей. Поэтому такие устройства могут работать при размерах полосы звукопровода, не превышающих размеров ближней зоны .диаграммы направленности ультразвукового преобразовател .

Целью изобретени   вл етс  увеличение перепада времени групповой задержки.

Дл  достижени  данной цели в предлагаемом устройстве звукопровод выполнен в виде симметрично размещенных вдоль его продольной оси одинаковых групп секций, выполненных из материалов с различными скорост ми распространени  упругих колебаний , причем секции из материала с минимальной скоростью распространени  упругих колебаний центрированы с входным и выходным преобразовател ми соответственно, а

кажда  соседн   секци  в направлении к боковым гран м звукопровода выполнена из материала с большей скоростью распространени  упругих колебаний.

Така  конструкци  звукопровода обеспечивает фокусировку излучаемых входным ультразвуковым преобразователем упругих колебаний, вследствие чего увеличиваетс  дол  энергии упругих колебаний, достигающа  выходного ультразвукового преобразовател , что позвол ет увеличить длину звукопровода и, соответственно, получить больший перепад времени групповой задержки сигнала.

На фиг. 1 изображено ультразвуковое дисперсионное устройство; на фиг. 2 - образование вогнутого фронта упругой волны, принцип фокусировки упругих колебаний.

Устройство содержит полосу звукопровода , состо щую из секций 1, кра  которых с трех сторон покрыты звукопоглотителем 2. На свободном от звукопоглотител  торце размещены входной 3 и выходной 4 ультразвуковые преобразователи. На широкой поверхности полосы звукопровода размещены решетчатые отражающие структуры 5, штрихи которых взаимно перпендикул рны и расположены под одинаковыми углами (45°) к продольной оси звукопровода.

Секции 1 звукопровода образуют две одинаковые группы. Вдоль одной из них упругие волны типа SHo распростран ютс  в сторону от выходного ультразвукового преобразовател  3, вдоль другой - обратно, в сторону входного ультразвукового преобразовател  4. Центральна  секци  каждой группы изготовлена из материала с минимальной скоростью распространени  упругих колебаний. Симметрично относительно центральных секций каждой группы располагаютс  по две секции из материалов с одинаковой скоростью распространени  упругих колебаний, причем тем большей, чем дальше от центральных секций расположены данные пары секций.

Входной 3 и выходной 4 ультразвуковые преобразователи, размещенные на торце звукопровода, центрированы с секци ми, изготовленными из материалов с минимальной скоростью распространени  упругих колебаний.

Решетчатые отражающие структуры 5 образованы множеством параллельных каHaiBOK либо утолщений, глубина которых составл ет 2 - 5% от толщины полосы звукопровода , с щириной, равной половине длины волны на средней частоте спектра, передаваемого по звукопроводу сигнала. Рассто ни  между соседними канавками вдоль рещетчатой структуры неодинаковы и выбираютс  в соответствии с требуемым законом дисперсионной характеристики (зависимость времени групповой задержки от частоты). Одна отражающа  структура располагаетс  вдоль группы секций полосы

звукопровода, центрированной с входным 3, друга  - с выходным 4 ультразвуковыми преобразовател ми, причем центр каждой канавки отражающих структур совпадает с секцией из материала с минимальной скоростью распространени  упругих колебаний. Такое взаимное расположение ультразвуковых преобразователей, групп секций звукопровода и рещетчатых отражающих структур 5 обеспечивает прием выходным преобразователем максимальной доли энергии

упругих колебаний.

Устройство работает следующим образом Упругие колебани , излучаемые входным ультразвуковым 3 преобразователем, начинают распростран тьс  вдоль одной группы

секций 1 звукопровода в соответствии с диаграммой направленности ультразвукового преобразовател , определ емой его размерами и длиной волны упругих колебаний. Встреча  на пути распространени  группы неоднородностей звукопровода, т. е. изменени  толщины, образованные канавками отражающей структуры 5, рассто ни  между которыми равны половине длины волны упругого колебани , упруга  волна отражаетс  под углом, равным углу падени , т. е. под углом 90° к первоначальному направлению. Встреча  на своем пути вторую отражающую структуру 5, упруга  волна вновь отражаетс  под углом 90° и нaпpaвл eтd  вдоль второй группы секций 1 звукопровода в сторону выходного 4 преобразовател ,

который преобразует ее в электрический сигнал. В зависимости от длины волны упругих колебаний рассто ние от входного 3 преобразовател  до группы канавок с соответствующими размерами будет измен тьс  (рассто ни  между канавками измен ютс 

в соответствии с выбранным законом дисперсии ), а следовательно, будет измен тьс  и врем  задержки.

Различные скорости распространени  упругих колебаний в отдельных секци х 1

звукопровода  вл ютс  причиной изменени  направлени  ее фронта. На фиг. 2 показанообразование вогнутого фронта упругой волны в одной группе секций звукопровода за счет уменьшени  скорости распространени  в центральной ее части. Концы векторов

скоростей V|, Vj, УЗ образуют вогнутый фронт волны, перпендикул рно которому распростран етс  волна (пунктирные стрелки ).

Таким образом, симметричное уменьшение скорости распространени  упругих колебаний от секции к секции в звукопроводе к центру штрихов каждой решетчатой отражающей структуры приводит к фокусировке расход щейс  упругой волны в каждой группе секций звукопровода, что увеличивает долю энергии, приход щую к выходному преобразователю, за счет чего можно увеличить длину звукопровода, а следовательно , и перепад времени групповой задержки сигнала.

Изменение скорости звука в отдельных секци х звукопровода может быть получено либо изменением модул  сдвига материала, например, путем локального отжига полосы звукопровода, либо увеличением плотности материала за счет диффузии атомов более т желых элементов внутрь полосы звукопровода .

Claims (2)

1.«Сг. Acad. Sci, 1969, 269, № 12, В-485-В488.

2.Т. Martin «The imcon pulse compression filter and its applications IEEE Trans.

on microwave theory and techniques. № MMT-21, № 4, 1973.

/

фуг. 2