Способ измерения времени задержки устройств на поверхностных акустических волнах Советский патент 1984 года по МПК G04F10/06 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано при измерении времени задержки многоотводных линий задержки на поверхностных акустических волнах, при разбраковке пьезоэлектрических подложек.

Известен способ измерения времени задержки ультразвуковых волн, заключающийся в следующем. Исследуемый образец облучают радиоимпульсами с изменяемой длительностью и частотой наполнения. При некоторой длительности входных радиоимпульсов отраженные импульсы частично перекрывают друг друга. Изменением частоты наполнения радиоимпульсов получают одинаковые по фазе отраженные импульсы. Картину наложения отраженных импульсов наблюдают на индикаторе. Время задержки определяют по частотам наполнения зондирующих импульсов, при которых эхосигналы приходят в одной фазе l .

Недостатком известного способа является то, что нестабильность фазы частоты наполнения зондирующих импульсов приводит к неоднозначнос.тк частот наполнения при синфазном наложении отраженных импульсов. В, случае воздействия последовательностью коротких видеоимпульсов на вход устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ), возникающие акустические волны имеют определенную частоту и изменение этой частоты сопряжено с изменением конструкции преобразователя.

Известен также способ, состоящий в том, что совмещают отраженные эхоимпульсы друг на другаf с помощью экрана осциллографа. Время задержки между двумя эхоимпульсами определяют как интервал времени между сдвоенными синхроимпульсами, запускающими ждущую развертку осциллографа Определяют время задержки косвенным способом, как период гармонического сигнала формирующего сдвоенные импульсы 2 .

Недостатком этого способа являеттся сложность, обусловленная необходимость совмещения на экране осциллографа электронных лучей эхоимпульсов.

Цель изобретения - упрощение получения результата измерения времени задержки устройств на поверхностных акустических волнах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения времени задержки устройств на поверх .костных акустических волнах путем воздействия на вход исследуемого устройства на поверхностных акустических волйах последовательности импульсов, на входные клеммы исследуемого устройства одновременно воз действуют последовательностью коротких прямоех ольНых импульсов с изменяемой частотой следования, определяют момент полной компенсации суперпозиции противофазных ультразвуковых волн на выходной клемме исследуемого устройства, определяют частоту следования коротких прямоугольных импульсов в момент полной компенсации, а о времени задержки между первым и вторым преобразователями исследуемого устройства судят по величине обратной частоты следования коротких прямоугольных импульсов.

На фиг.1 изображена временная диаграмма; на фиг.2 и 3 - схемы включения преобразователей в блоке на ПАВ.

При одновременной подаче последовательности коротких прямоугольных импульсов на первый и второй преобразователи исследуемого блока на ПАВ на поверхности подложки возбуждают две однонаправленные ультразвуковые волны. Вторая волна, относительно первой, сдвинута на время i , линейно связанное с расстоянием между и вторым преобразователями. На третьем преобразователе ультразвуковых (УЗ) волн волны преобразуются в электрические сигналы. ,ит первой . волны возникает сигнал F titt,- tall а от второй волны FI (i-tj) у где i2 время распространения ультразвуковой волны от второго преобразователя до третьего.

Изменяют частоту следования t коротких прямоугольных импульсов. При частоте следования 1 -i первая-. УЗ волна, совмещается со второй УЗ ВОЛНОЙ.На фиг.1а показана форма электрического сигнала Fitt-(t4-tz) vF(t возникшего от первого короткого прямоугольного импульса последовательности. На фиг. 16.показвне форма вл ктрического сигнала ,T4,t- (ti-Vt .2)%

. +F,it-tj-T.), . - возникшего от второго короткого прямоугольного импульса последовательности. На фиг. 1в показана форма третьего электрического сигнала Pi Mi-t7)-2Ti --F/i(t-t2- T,), возникшего от

третьего короткого прямоугольного 4|мпульса последовательности. И вообще от п-го короткого прямоугольного импульса последовательности BO3Hitкает электрический сигнал

F,j;t--Urt2Vln-eT,F,t-t24nM)T.

Таким образом, йа выходе третьего преобразователя регистрируют следующий с тммарный сигнал:

,t4l,-M-li-ilT,F,t-i2-(i-l)T, F,t4t,.(i-t2HF,tb(t,t2)-T,

FЛt-tг-T4tMiЧt nг 2TJt tMr -2T,4...fF,t-lfc,-etjVln- T.P ft-tj-iri-i)T, При периоде следования коротких прямоугольных импульсов равным получают iFA.ii Et-ltittj),,, Hall htt-l n l+F.tt-lni tzl + F.. ...4F tt-int,+t,F,t-Un-ili,H2l Для режима синфазности первой и второй УЗ волн из (1) имеют ipUi,)2Fi -m-t2l t2Fi l-UV ,).,2F,,l Для режима противофаэности перво и второй УЗ волн из выражения (1) получают ./lit.t.Mt-tj) (3) Момент полного совмещения для ре жима противофазности первой и второ УЗ волн отображен на фиг.1. В выражениях (2 и 3), первый член суммы не имеет значения, так как последовательность имеет большее число коротких ррямоугольных импуль сов, практически .Ш- со. Из выражения (1) и фиг.1 следует что при периоде следования коротких прямоугольных импульсов Тд-t, проис ходит совмещение первой и второй УЗ волн. Первая и вторая УЗ волны противо фазны. Этого результата достигают путем изменения полярности включени второго .преобразователя относительно первого. При совмещении первой и второй УЗ волн происходит их полная компенсация. -Для определения задержки между вторым и третьим преобразователями i в качестве входных преобразователей используют второй и третий. Они являются входом используемого устройства на ПАВ. Первый преобразователь является выходом исследуемого устройства на ПАВ. Измерения выполняют аналогично как и при регистрации времени задержки между первым и вторым преобразователями Ill . Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит синхронизатор 1, в качестве которого используют, например, синтезатор частоты или прецизионный генератор стандар ных сигналов. Выход синхронизатора соединен с выходом генератора 2 импульсов, выход которого связан с первым и вторым входами исследуемог ЯЬка 3 на ПАВ, Исследуемый блок 3 на ПАВ должен содержать не меньше трех преобразователей. Особого упро щения в реализации способа достигаю при использовании в качестве исследуемого блока 3 на ПАВ многоотводной линии задержки (МЛЗ) на ПАВ. Многоотводная линия задержки содержит число преобразователей равное числу отводов, но не меньше трех. Вход первого преобразователя 4 включен с обратной полярностью к входу второго преобразователя 5, Оба входа указанных преобразователей 4 и 5 связаны с выходом генератора 2импульсов. Третий преобразователь 6служит выходом исследуемого блока 3на ПАВ и соединен через усилитель 7с входом регистратора 8, в качестве которого используют, например, осциллограф, С помощью первого и второго преобразователей возбуждают первую и вторую УЗ однонаправленные волны, причем вторая УЗ волна противофазна первой У2 волне. На третьем преобразователе наблюдают суперпозицию первой и второй ультразвуковых волн. Пример 1. Последовательность коротких прямоугольных импульсов с генератора 2, частоту следования которых задают синхронизатором 1, подают на первый и второй вход многоотводной линии задержки блока 3 на ПАВ. На выходе МЛЗ или третьем преобразователе 6 наблюдгиот суперпозиционную картину взаимодействия УЗ волн, возбуждаемых первым и вторым преобразователями 4 и 5. Для получения противофазности первой и второй УЗ волн полярность последовательности электродов второго пре)Образователя включают обратно полярности последовательности электродов первого преобразователя. На фиг.2 показано включение первого и второго преобразователей 4 и 5 для получения этого эффекта. Изменяют частоту следования коротких-прямоугольных импульсов путем изменения частоты вырабатываемого сигнала синхронизатором и добиваются полной компенсации первой и второй УЗ волн. На экране регистратора 8 этот момент регистрируют и фиксируют частоту сигнала на выходе синхронизатораi . Определяют время задержки между первым и вторым преобразователями или первым и вторым отводами МЛЗ из выражения А Т - f 1 - Т Затем проводят перекоммутацию,второй преобразователь соединяют с третьим, первый преобразователь является выходом блока на ПАВ и соединяется с входом усилителя. Второй и третий преобразователи являются входами исследуемой МЛЗ и подключаются -к выходу генератора импульсов. Аналогично первому этапу выполняют процедуру измерений и фиксируют частоту сигнала синхронизатора iz Определяют

время задержки между вторым и третьим преобразователями или вторым и третьим отводами МЛЗ из выражения

m 4 - fj

Пример 2. Последовательность коротких прямоугольных импульсов с выхода генератора 2 подают на первый и второй вход съемного преобразователя блока 3 на ПАВ, наложенного на поверхность разбраковыБаемой пьеэоэлектрическоЯ подложки, На выходе съемного преобразователя блока 3 на ПАВ, содержащем первый преобразователь 4, второй преобразователь Ь и третий преобразователь 6, наблюдают суперпозиционную картину взаимодействия противофазных УЗ волн возбуждаемых первым и вторым преобразователями 4 и 5. Измеряют частот следования коротких прямоугольных иМпульсов и добиваются компенсации первой и вфорой УЗ волн. Частоту следования i( фиксируют. Время задержки i определяют -t l/i,.

Разбраковку пьезоэлектрических подложек ведут по допуску на параметр i, X Т . Параметр i оказывается излишним и поэтому режим перекоммутации, как это выполУ ено в первом примере не проводят.

Простота реализации и эксплуатации, высокая технологичность позволяют использовать предлагаемый способ и устройство для его осуществления в технологических режимах производства блоков на ПАВ.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ УСТРОЙСТВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ путем воздействия на вход исследуемого устройства на поверхностных акустических волнах последовательности импульсов, . .отличающийся тем, что. с целью упрощения получения результата измерения времени задержки устройств на поверхностных акустических волнах, на входные клеммы исследуемого устрюйства одновременно воздействуют последовательностью коротких прямоугольных импульсов с изменяемой частотой следования, определяют момент полной.компенсации суперпозиции противофазных ультразвуковых волн на выходной клемме исследуемого устройства,определяют частоту следования коротких прямоугольных импульсов в момент полной компенсации, а о времени задержки между первым и вторым преобi разователями исследуемого устройства судят по величине обратной час(Л тоты следования коротких прямоугольных импульсов. о 3 in эо ю 00

иг.г