Главная Импульсный режим работы




Вход

Выход

Рис. 17.

применяют звукопроводы, в которых с целью увеличения общей длины распространения акустического луча используют многократные отражения от боковых граней звукопровода (рис. 17). Число таких отражений доходит до нескольких десятков.

На выходе УЛЗ кроме полезных сигналов возникают ложные сигналы, которые складываются из трех основных компонентов:

а) из сигналов трехкратного прохода луча по звукопро-воду (в прямом, обратном и опять прямом направлении), что обусловлено неполным согласованием волновых сопротивлений звукопровода и электромеханического преобразователя;

б) из сигналов, вызванных переходным процессом в системе, обусловленным ограниченной полосой пропускания УЛЗ и нелинейностью фазовой характеристики УЛЗ;

в) из сигналов, обусловленных излучением в направлении боковых лепестков диаграммы направленности преобразователя на входе УЛЗ, а также принятых на выходе УЛЗ благодаря наличию боковых лепестков в диаграмме направленности выходного преобразователя.

Для уменьшения ложных сигналов принимаются специальные меры. Наиболее трудно подавить ложные сигналы трехкратного прохода звукопровода; они ослабляются путем введения дополнительного затухания. В результате этих и других мер относительный уровень ложных сигналов не превышает 3-5% от уровня полезного сигнала. При особо тщательном изготовлении УЛЗ уровень ложных сигналов может быть снижен до 1% и менее [77, 80J. 4. Основными параметрами УЛЗ являются: - время задержки сигналов 7зад и стабильность этого времени в диапазоне температур и при наличии вибраций, ударов и других подобных воздействий;

- центральная частота / частотной характеристики УЛЗ;

- ширина полосы пропускания УЛЗ (на уровне 3 дБ от максимума частотной характеристики УЛЗ);

- величина ослабления входного сигнала после его задержки.



Частотный диапазон УЛЗ определяется частотными свойствами преобразователей и звукопровода. Частотные свойства звукопровода зависят от материала звукопровода и его конструктивных размеров. Резонансная частота преобразователя пропорциональна одному из линейных размеров пластинки преобразователя.

Ослабление сигналов на выходе УЛЗ вызывается двухкратным преобразованием сигналов и их распространением в звукопроводе.

При использовании объемных акустических волн часто можно полагать, что такие волны распространяются в звукопроводе как в свободном пространстве. Тогда на ослабление акустических волн в звукопроводе (в дальней зоне) влияют два фактора: расхождение акустического луча и затухание акустических волн в материале звукопровода; затухание подчиняется закону е-", где / - длина пути волны в звукопроводе, а а - a(f) - коэффициент затухания (на единицу длины), зависящий от частоты /. С учетом этих факторов ослабление сигнала в звукопроводе (в децибелах) выражается формулой


Звукопровод

Звукопоа -лощающая насадка

Рис. 18.

P=101g-

0,43 а / + lg 0,23

(6.38)

где V - фазовая скорость распространения акустических волн; R - радиус пластинки преобразователя.

Ослабление сигналов в УЛЗ на время задержки в 1 мс составляет примерно (40-;-60) дБ.

Для устранения отражений от преобразователя (со стороны, противоположной месту стыковки с звукопроводом) применяют специальные насадки, поглощающие и рассеивающие акустические волны (рис. 18).

Ширина полосы пропускания УЛЗ существенно зависит от степени согласования акустических волновых сопротивлений звукопровода и преобразователей. Теоретически при полном двухстороннем согласовании этих сопротивлений (на обоих концах УЛЗ) ширина полосы пропускания УЛЗ составляет около 75% от резонансной частоты преобразователя. Практически же достижимая ширина полосы пропус-. кания не превышает 50% от резонансной частоты преобразователя.



к УЛЗ предъявлтотся весьма высокие требования по стабильности еремен1С задержки. Допустимая нестабильность иногда не превышает сотых долей процента, чего не просто достигнуть. Действительно, для плавленного кварца величина температурного коэффициента изменения задержки (ТКЗ) составляет около 0,7-10". Следовательно, при изменении температуры на 100° С длительность задержки УЛЗ из плавленого кварца меняется примерно на 1%. Для повышения термоустойчивости параметров УЛЗ иногда применяют их термостатирование, но это приводит к существенному увеличению размеров УЛЗ. Из других способов уменьшения температурных изменений задержки УЛЗ известны способ применения в качестве звукопровода специальных термостабильных сплавов или сортов стекол (со специальными присадками), а также способ создания УЛЗ с термокомпенсированным звукопроводом, составленным из двух элементов, материалы которых имеют ТКЗ противоположного знака.

5. Типы звукопроводов. В табл. 4 приводятся основные параметры материалов, применяемых в качестве звукопроводящих сред, характеризуемых сравнительно слабым поглощением и рассеиванием акустических волн.

ТАБЛИЦА 6.4

Среда

Удельное акустическое сопротивление. 10« г/см-с

Скорость распространения звука.

см/МКС

Плавленый кварц (продольные волны) Плавленый кварц (поперечные волны)

Кварц (К-срез) . . - . ........

Керамика NaKNbgOe.........

Сернистый кадмий (продольные волны) Магниевые сплавы......

0,83 0,83 1,01 1,66

0,87 1,2-1,6

0,59

0,37 0,38 0,37 0,18 0,56-0,58

Наибольшее распространение получили звукопроводы из магниевых сплавов (для низкочастотных УЛЗ) и из плавленого кварца (для высокочастотных УЛЗ). При очень высоких частотах (а также для широкополосных УЛЗ) используют звукопроводы из монокристаллов кварца, сапфира, сернистого кадмия, а также из солей хлористого натрия и хлористого калия [81, 82]. В последнее время получили распространение (в СВЧ диапазоне) материалы из редкоземельных соединений, в частности железо-иттриевые гранаты (ЖИГ), потери в которых на частоте 1 ГГц на порядок меньше, чем потери в кристаллическом кварце [83].



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [35] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195


0.0125