Устройство поворота плоскости поляризации ультразвуковой волны Советский патент 1986 года по МПК B06B1/06 

1

Изобретение относится к акустике и ультразвуковой технике и может быть использовано для дефектоскопии, макроскопи11, голографии, при создании управляемых устройств в акусто- электронике, например модуляторов, управляемых фильтров и линии задержки, а также для измерения нелинейных пьезоэлектрических и электрострикци- онных коэффициентов.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение потерь звуковой мощности.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема

Устройство для поворота плоскости поляризации ультразвуковой волны содержит преобразователь 1 сдвиговой волны, управляемый звукопровод 2, выполненный из неполяризованной сегнетокерамики в виде пластинки с нанесенными на ее боковые грани плокими электродами 3, ориентированными под углом 45 к оси преобразователя и подсоединенными к источнику 4 электрического напряжения, плоскопараллельную пластинку 5, вырезанную из кристалла LiNbOg таким образом, что нормаль к ее поверхности расположена в плоскости симметрии кристалла и разориентирована на угол 0 относительно акустической ос Z, а кристаллографические оси X и Y расположены под углом 45° относительно боковых граней управляемого звукопровода 2, причем толщина d пластинки связана с углом 9 , частотой ультразвука .и скоростью волны в направлении акустической оси V соотношением (2k+l)/},2 Gf ( 0,1,2,,, - целое число).

Преобразователь 1 служит для возбуждения сдвиговой волны, поляризованной под углом 45 к боковым граням управляемого звукопровода 2, На выходе управляемого звукопровода 2 получают эллиптически поляризованную волну с изменяемой эллиптичностью, но с фиксированными осями эллипса поляризации, расположенными под углом 45 к граням управляемого звукопровода 2, Плоскопараллельная пластинка 5 превращает эллиптически поляризованный ультразвук в плоскополяризованный, но повернуть й относительно исходной поляризации, задаваемой преобразователем I, При

780382

отсутствии напряжения на электродах 3 поперечная волна распространяется с сохранением плоскости поляризации, т.е, смещения частиц упругой волны

5 на входной торцовой грани параллельны смещениям на выходной торцовой грани управляемого звукопровода 2. При подключении электродов 3 к источнику 4 электрического напря10 жения внутри управляемого звукопровода 2 возникает однородное электрическое поле напряженностью Е. Так как звукопровод выполнен из неполяризованной сегнетокерамики, внешнее

15 электрическое поле из-за -эффекта электрострикции. оказывает влийние на скорость упругой волны. Вследствие этого ультразвук в управляемом звукопроводе 2 распространяется в

20 виде суперпозиции двух изонормальных волн, линейно поляризованных по осям X и Y звукопровода 2, имеющих одина-- ковую амплитуду смещений, но различные фазовые скорости. Это приво дит к появлению разности фаз между компонентами упругих смещений, бла- годаря чему звуковая волна на выходной грани управляемого звукопровода 2 является эллиптически поля30 ризованной. При изменении электрического потенциала на электродах 3 эллиптичность волны меняется, от единицы, однако положение главных осей эллипса поляризации неизменно,

35 Главные оси эллипса составляют угол 45 к граням -управляемого зву- .копровода 2, т.е, совпадают с кристаллографическими осями плоскопараллельной пластинки 5,

40 После прохождения плоскопараллель- ной пластинки 5 между компонентами упругих смещений по осям Х и Y вносится дополнительная разность

фаз в нечетное число --, Это оз

oi

QE ,

начает, что на выходе устройства ультразвуковая волна становится снова линейно поляризованной, причем плоскость поляризации составляет с осью преобразователя угол об, равный

iTfl

pv

где 1 - толщина управляемого звукопровода;

(g,4 +

, ) - коэффициент, определяющийся линейным и квадратичными г, r,gg

электрострикционными коэффициентами;

и р -. диэлектрическая проницаемость и плотность сегнетокерамики; V(j - скорость ультразвука

в сегнетокерамике. Изменение величины потенциала на электродах звукопровода 2 приводит к повороту плоскости поляризации ультразвуковой волны. Формула изобретени

Устройство поворота плоскости поляризации ультразвуковой волны, содержащее преобразователь сдвиговой волны, размещенный на входной торцовой грани управляемого звукопровода, выполненного в виде пластики с нанесенными на ее боковые гран плоскими электродами, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения потерь звуковой мощности, электроды подсоединены к источнику электрического напряжения, боковые грани уп384

равляемого звукопровода, выполненного из неполяризованной сегнетокерамики, ориентированы под углом 45 к оси преобразователя, на выходной грани управляемого звукопровода размещена плоскопараплельная пластинка из кристалла ниобата лития, причем нормаль к ее поверхности расположена в плоскости симметрии кристалла и

разориентирована на угол б относительно акустической оси Z, кристаллографические оси X и Y расположены под углом 45 относительно боковых граней управляемого звукопровода,

а толщина d пластинки удовлетворяет соотношению

d

l,20f

(2k+l),

где f и V

соответственно частота и скорость ультразвуковой волны в направлении акустической оси (k - целое число, ,l,2...).

2 J

Изобретение относится к акустике и ультразвуковой технике. Для увеличения быстродействия и уменьшения потерь звуковой мощности боковые грани управляемого звукопровода (УЗ) 2, выполненного из неполяризованной сегнетокерамики, ориентированы под углом 45 к оси преобразователя 1. Электроды 3, нанесенные на боковые грани УЗ 2, подсоединены к источнику 4 электрического напряжения, благодаря чему внутри УЗ 2 возникает однородное электрическое поле, вызывающее появление разности фаз между компонентами упругих смещений. В результате звуковая волна на выходной грани УЗ 2 является эллиптически поляризованной с изменяющейся эллиптичностью волны от О до 1 при неизменном положении главных осей эллипса поляризации. Плоскопараллельная пластинка 5 из кристалла ниоба- та лития, нормаль к поверхности которой разориентирована относительно акустической оси Z, а кристаллографические оси расположены под углом 45 относительно боковых граней УЗ 2, преобразует эллиптически поляризованную волну в плоскополяри- зованную, повернутую относительно исходной поляризации, задаваемой преобразователем 1. 2 ил. о «S W / s- N

Редактор А. Шишкина

Составитель В. Кудрявцев

Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Заказ 6788/7 Тираж 428Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, .Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4