SU863010A2

SU863010A2 - Electromagnetic wave-to-supersound wave converter

Info

Publication number: SU863010A2
Application number: SU792841313A
Authority: SU
Inventors: Валентин Петрович Коротков
Original assignee: Предприятие П/Я В-2572
Priority date: 1979-11-11
Filing date: 1979-11-11
Publication date: 1981-09-15

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ГИПЕРЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ(54) ELECTROMAGNETIC WAVE CONVERTERS TO HYPERSONIC WAVES

1 one

Изобретение относитс к приборостроению , а именно к устройствам и системам автогенерации ультразвукового излучени с динамической амплитудно-импульсной модул цией, и может быть использовано преимущественно дл ультразвуковой обработки, сварки, дефектоскопии, дл воздействи и диагностики в биологии и медицине , дл физических исследований жидких и твердых тел, а также дл передачи волн сжати сверхвысокой частоты в кодированных системах св -зи , телеметрии и управлени .The invention relates to instrumentation, namely, devices and systems for the autogeneration of ultrasonic radiation with dynamic amplitude-pulse modulation, and can be used primarily for ultrasonic processing, welding, flaw detection, for exposure and diagnostics in biology and medicine, for physical research of liquid and solid bodies, as well as for transmitting superhigh-frequency compression waves in coded transmitting, telemetry and control systems.

По основному авт. св. № 547236 известен преобразователь электромагнитных волн в гиперзвуковые волны, содержащий охваченную объемным резонатором вакуумную трубку, установленную по оси трубки электронную пушку с фокусирующей системой, модулирукиций электрод, электрически св занный с резонатором посредством щели, размещенный на торце трубки пьезоэлектрический э.лемент с обкладками и дополнительным электродом, соединенным при помощи фазосдвигающей линии с объемным, резонатором, причём между дополнительным электродом и пьезоэлектрическим элементомAccording to the main author. St. No. 547236 is known for converting electromagnetic waves into hypersonic waves, containing a vacuum tube enclosed by a cavity resonator, an electron gun mounted along the tube axis with a focusing system, a modulation electrode electrically connected to the resonator by means of a slit, a piezoelectric element with plates and an additional element at the tube end. an electrode connected by means of a phase-shifting line with a volume resonator, and between the additional electrode and the piezoelectric element

установлен плоскостной полупроводниковый диод, непосредственно контакт рукнции с одной из обкладок пьезоэлектрического элемента, а между другой его обкладкой и дополнительным электродом включен источник посто нкогЬ тока. Этот излучатель имеет повышенную мощность излучени 1.A planar semiconductor diode is installed, direct contact of the hand with one of the plates of the piezoelectric element, and between the other of its facing and the additional electrode a constant current source is switched on. This radiator has an increased radiation power 1.

toto

Однако данный преобразователь обеспечивает автогенерацию лишь монотонных гармонический колебаний, что ограничиваем область его применени , так как не позвол ет получить However, this converter provides for the autogeneration of only monotonic harmonic oscillations, which limit the scope of its application, since it does not allow obtaining

«5 в процессе работы динамическую амплитудно-импульсную модул цию, необходимую , например, дл осуществлени требуемого технологического режима при ультразвуковой сварке и обработ20 ке (запрограквлироаанного или адаптационного ), требуемой методики при физиотерапевтическом воздействии в биологии и медицине, ребуемой кодировки при обеспечении помехозащищен25 ности и скрытности в системах св зи, телеметрии и управлени ."5 in the process of operation, the dynamic amplitude-pulse modulation necessary, for example, to carry out the required technological mode for ultrasonic welding and machining (programmed or adaptive), the required technique for physiotherapeutic influence in biology and medicine, the required coding for ensuring noise immunity and stealth in communication systems, telemetry and control.

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем обеспечени 1инамической моду-г The aim of the invention is to extend the functionality by providing a dynamic mod-g

30 л ции генерируемых колебаний.30 ltsi generated oscillations.

. Цель .достигаетс тем, что преобразователь дополнительно снабжен источником света, оптической системой , оптическим модул тором, соединенным с элементом управлени частотой генерации, и поликристаллическим слоем фотоупругого материала, размещенного на пьезоэлектрическом элементе, причем элемент управлени частотой генерации последовательно включен в фаэосдвигающую линию.. The purpose is achieved by the fact that the converter is additionally provided with a light source, an optical system, an optical modulator connected to the lasing frequency control element, and a polycrystalline layer of photoelastic material placed on the piezoelectric element, the lasing frequency control element being sequentially connected to the photoelectric shift line.

На чертеже показан предлагаемый преобразователь, общий вид.The drawing shows the proposed Converter, General view.

Преобразователь содержит вакуумированный корпус 1, например трубчатый , внутри которого напротив друг другу размещены электронна пушка 2 с модул тором 3 и пьезоэлектрический элемент 4 с контрэлектродом 5 и полупроводниковым диодом 6, подключенным к источнику посто нного тока (на чертеже не показан), и. объемный резонатор 7, например, тороидальный, соединенный посредством фазосдвигаю дей линии 8, например коаксиальной, и элемента св зи 9, например кольцевой щели, соответственно с контрэлектродом 5 и, модул тором 3. Дл расширени области применени предлагаемый преобразователь снабжен размещенным на пьезоэлектрическом элементе 4 поликристаллическим слоем 10 фотоупругого материала, например сернистого кадми , источником 11 света 12, например.некогерентного, и оптической системой 13, например линзовой, фокусирующей источник света 11 на поверхность 14 поликристаллического сло 10 через оптический модул тор 15, св занный, например, электрически, с элементом 16 управлени частотой генерации, например, с последовательно включенным в фазосдвигающую линию 8 фазовращателем.The converter contains an evacuated body 1, for example a tubular one, inside of which an electron gun 2 with a modulator 3 and a piezoelectric element 4 with a counter electrode 5 and a semiconductor diode 6 connected to a DC source (not shown), and are placed opposite to each other. cavity resonator 7, for example, toroidal, connected via phase-shifting line 8, for example coaxial, and communication element 9, for example annular gap, respectively, with counter electrode 5 and modulator 3. For expanding the field of application, the proposed converter is equipped with a piezoelectric element 4 a polycrystalline layer 10 of a photoelastic material, for example cadmium sulfide, a source 11 of light 12, for example, a noncoherent one, and an optical system 13, for example a lens focusing the light source 11 on 14 erhnost polysilicon layer 10 through the optical modulator 15, coupled, e.g., electrical, control member 16 with the generation frequency, for example, sequentially included in the phase shifter 8 phase-shifting line.

Иредлагаёмый ультразвуковой излучатель работает следующим образом.And the proposed ultrasonic emitter works as follows.

В возбуждаемом электронным пучком электронной пушки 2, усиленным полупроводниковым диодом 6,пьезоэлектрическом элементе 4 генерируютс поверхностные акустические волны. Проводимость размещенного на пьезоэлектрическом элемен-ге 4 поликристаллического сло 10 фотоупругого материала зависит как от амплитудночастотных характеристик генерируемой акустической волны, так и от распределени освещенности его поверхности 14.в свою очередь,изменение провдимости вли ет на величину протекающго тока, определ ющего амплитуду акустических волн. Поэтому изменени Освещенности поверхности 14 поликристаллического сло 10 вызывают eiMплитудную модул цию генерируемых иIn the electron beam excited by the electron beam 2, amplified by the semiconductor diode 6, the piezoelectric element 4, surface acoustic waves are generated. The conductivity of a photoelastic material placed on the piezoelectric element 4 of the polycrystalline layer 10 depends both on the amplitude-frequency characteristics of the generated acoustic wave and on the distribution of illumination of its surface 14. In turn, the change in susceptibility affects the amount of current flowing, which determines the amplitude of the acoustic waves. Therefore, changes in the illumination of the surface 14 of the polycrystalline layer 10 cause eiMplitdue modulation of the generated and

усиливаемых акустических волн. Освещенность измен етс оптическим модул тором 15, например ленточным трафаретом с злектропрадводом (при использовании электрооптических модул торов , например, типа чейки Керра, могут быть получены частоты модул ции в несколько дес тков мегагерц ) . Синхронно с изменением освещенности путем воздействи на электрическую длину включенного в фазосдвигающую линию 8 элемента 16 (фазовращател ) измен етс частота ге .нерации акустических волн. Это приводит к тому, что генерируемое налу чение оказываетс замодулйрованным амплитудно-импульсным типом модул ции по заранее выбранной програкме (записанной на ленточном трафарете), либо любым сигналом произвольного характера, подаваемым на оптический модул тор 15 в процессе работы. Можно показать, что генерируемое излучение в случае качани частоты генерации вл етс преобразованием Фурье оптического изображени , фокусируемого системой 13 на поверхность 14 поликристаллического сло 10.Одновременно с модул цией в излучателе обеспечиваетс усиление волн за счет энергии источника 11 света 12, частино преобразуемой в акустические волнamplified acoustic waves. Illumination is varied by an optical modulator 15, for example, a electrically variable tape stencil (using electro-optical modulators, for example, Kerr cell type, modulation frequencies of several tens of megahertz can be obtained). Synchronously with the change in illumination by acting on the electrical length of the element 16 (phase shifter) included in the phase-shifting line 8, the frequency of generation of acoustic waves changes. This leads to the fact that the generated firing is a modulated pulse-amplitude modulation type according to a pre-selected program (recorded on a ribbon stencil), or by any signal of an arbitrary nature supplied to the optical modulator 15 during operation. It can be shown that the generated radiation in the case of oscillation of the generation frequency is the Fourier transform of the optical image focused by the system 13 onto the surface 14 of the polycrystalline layer 10. Simultaneously with the modulation in the emitter, the waves are amplified due to the energy of the source 11 of the light 12 partially converted into acoustic waves

Предложенный преобразователь позвол ет получить качественно новые результаты ультразвукового воздействи за счет динамической модул ции и усилени излучени путем передач электромагнитной энергии на большие рассто ни .The proposed transducer makes it possible to obtain qualitatively new results of ultrasonic action due to dynamic modulation and amplification of radiation through the transmission of electromagnetic energy over long distances.

Claims

Invention Formula

Electromagnetic wave converter into hypersonic waves by author. St. No. 547236, characterized in that in order to expand functional possibilities by providing dynamic modulation of the generated oscillations, it is additionally equipped with a light source, an optical system with an optical modulator connected to the lasing frequency control element, and a polycrystalline layer of photoelastic material placed on a piezoelectric element, wherein the lasing frequency control element is sequentially connected to the phase-shifting line.

Sources of information taken into account by the pk examination 1. USSR author's certificate 547236, cl. B 06 B 1/02, 1976..