Способ определения скорости распространения поверхностных акустических волн Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к измери- тепьйой технике и может быть использовано при разработке и изготовлении устройств на поверхностных акустических волках (ПАВ) для бесконтактного измерения скорости распространения .ПАВ в З1гукопроводах,

Целью изобретения является увеличение прос гракственносо разрешения измерений за счет оптического излучения .воз буждающего ПАВ на поверхности и упрощение способа.

частоту f модуляции интенсианостн . оптического излучения. В тот-момент когда частота модуляг ии f такова, что длина ПАВ я v/t (v -скорость рас пространения ПАВ в звукопроводе) совпадает с периодом решетки , происходит интенсивное, возбуждение ПАВ теплов ыми напряжениями, вознг-псаю- щими в звукопроводе. При этом оптическое излучение дифрагирует в направлении дифракционного порядка под углом d arcsin Дс/t одновременно на решетке и на возбуждаемой ПАВ. Интенсивность излу

На чертеже схематически показана

схема установки для реализации спосо-f5 чения в i1-м j,H4DaKiwoHHoM порядке

(Представляется в виде

Схема содержит источник I опти- . ческого излучения, ка оптической оси sco roporo последовательно расположены коллиматор 2, модулятор 3 интен- 20 сивности излучения, периодическая решетка 4, расположенная на поверхности звукопровода 5.Оптические оси источника 1 и коллиматора 2 совпадают и ориентированы ортогонально 25 к поверхности звукопровода 5. Фото- npHief-mHK 6 pacnOjfioKeH в направлении или -Г-го дифракционного порядка под углом d arcsin с/1 ( Р - длина волны света; 1 - период 30 решетки ). Вьгход фотоприемника подключен к входу регистрирующего уст- ройствй 7, связанного управляющим выходом с генератором 8 качающейся частоты, высокочастотный выход которого подклзочен к модулятору 3. Выход регистрирующего устройства 7 связан с ищ|,гасатором 9.

Способ осуществляют с помощью схемы следующим образом.

Оптическое излучение от источника 1 направляют в коллиматор 2, с помощью которого апертуру пучка уста- навливают соизмеримой с размером исP. I ( ,cos Я t -ь ajU I cos 2 Я t),

где Us h/Л; h - амплитуда ПАВ; И 2 Т f ; I - интенсивность излучения, падающего на решеткуj а числа, зависящие от геометрии решетки. При использовании Модулирован ного излучения I I(j/2 (1-bcos fc) величина Р , а значит и сигнал с

фотопривмника, ей пропорциональный, содержат гармонику на частоте 2

1о

р ,и.

cos 2Я t,

J5 пропорциональную амплитуде-возбуждаемой ПАВ. Регистрируя сигнал на частоте 2 f с помощью регистрирующе го устройства 7, тем самым регистрируют амплитуд/ возбуждаемой ПАВ. Максимальное значение сигнала соот-. ветствует максимальной амплитуде ПАВ, которая достигается при длине волны v/fe 1. Таким образом,-измерив частоту f п , при которой сигна

40

следуемого участка поверхности звуко- 45 максимален, определяют скорость

провода 5. Полученный пучок модули- руют по интенсивности с частотой f при помощи модулятора 3, подключенного к генератору 8, частота которого может меняться. Частота f выбирается в области частот ПАВ-устройств и обычно лежит в пределах 40-200 МГц, Дри этих .же частотах наиболее эффективно работают акустооптические модуляторы. Модулированный пучок оптического излучения направляют по нормали к решетке 4, примыкающей к исследуемому участку поверхности звукопровода 5. Монотонно изменяют

частоту f модуляции интенсианостн . оптического излучения. В тот-моментj когда частота модуляг ии f такова, что длина ПАВ я v/t (v -скорость распространения ПАВ в звукопроводе) совпадает с периодом решетки , происходит интенсивное, возбуждение ПАВ теплов ыми напряжениями, вознг-псаю- щими в звукопроводе. При этом оптическое излучение дифрагирует в направлении дифракционного порядка под углом d arcsin Дс/t одновременно на решетке и на возбуждаемой ПАВ. Интенсивность излу

чения в i1-м j,H4DaKiwoHHoM порядке

P. I ( ,cos Я t -ь ajU I cos 2 Я t),

где Us h/Л; h - амплитуда ПАВ; И 2 Т f ; I - интенсивность излучения, падающего на решеткуj а - числа, зависящие от геометрии решетки. При использовании Модулированного излучения I I(j/2 (1-bcos fc) величина Р , а значит и сигнал с

фотопривмника, ей пропорциональный, содержат гармонику на частоте 2

1о

р ,и.

cos 2Я t,

20 25 30

J5 пропорциональную амплитуде-возбуждаемой ПАВ. Регистрируя сигнал на частоте 2 f с помощью регистрирующе го устройства 7, тем самым регистрируют амплитуд/ возбуждаемой ПАВ. Максимальное значение сигнала соот-. ветствует максимальной амплитуде ПАВ, которая достигается при длине волны v/fe 1. Таким образом,-измерив частоту f п , при которой сигна

40

paqnpocTpaHeHHH ПАВ v Формула

bf.

изобретения

50

Способ определения скорости распространения поверхностных акустичес ких волн в материале, имеющш: нормальную к поверхности звукопровода компоненту смещения, включающий воз- 55 буждение в исследуемом образце поверхностной акустической модулированным по интенсивности пучтсом оптического излучения, направляемым на поверхность образца через одномер3 13088924

ную периодическую решетку, изменениеществляют путем измерения сигнала,

Частоты модуляции при одновременнойпропорционального интенс1 вности

регис рйцки сигнала, пропорциональ-ггрод| рагйровавгаей части рптиHof-o интенсивности оптического из ческого излучения, возбуждающего полу еНия, продифрагировавшего на йоз- яерхностную акустическую волну, при

буедаемой новерхностной акустическойэтом намеряют сигнал, пропорциональволне, и .Определение скорости рйсп- ньй интенсивиосги излучения в первом

ространейия этой волны по периодудифракционном порядке,.. прс дн | рагирешеткя и значению частоты модуляции,ровавшего одновременно нй перкодичеспр|1 KOToi oM регистрируют максималь-fO кой решетке и на поверхкостной акуснун) величину сигнала, отличаю-тич еской волне, а макекмальяую велнщ я и с я тем, что, с цель увели-чину сигнала вьэделяют на удвоенной

ченйя пространственного разрешения ичастоте модуляции пзгчка оптического

упрощения способа, регистрацию осу-излучений.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение пространственного разрешения измерений за счет использования оптического излучения, возбуждающего ПАВ на поверхности зву- копровода, для зондирования акустической волны и упрощение способа. Способ включает возбуждение в исследуемом образце 5 ПАВ модулированным при помощи модулятора 3 интенсивности пучком оптического излучения лазера 1, направляемым на поверхность образца через периодическую решетку 4, и регистрацию сигнала, пропорционального интенсивности излучения в первом дифракционном порядке, про- дифрагировавшего на поверхностной акустической волне и на периодической решетке. Причем вьщеляют сигнал на удвоенной частоте модуляции 2f и определяют значение частоты f , ПРИ которой зтот сигнал максимален, а скорость ПАВ определяют по-формуле V l-f.Q, где 1 - период структуры. Достоинством способа является высокое пространственное разрешение