Преобразователь электромагнитных волн в гиперзвуковые волны Советский патент 1981 года по МПК B06B1/02 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ГИПЕРЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам и системам автогенерации ультразвукового излучения с динамической амплитудно-импульсной модуляцией, и может быть использовано преимущественно для ультразвуковой обработки, сварки, дефектоскопии, для воздействия и диагностики в биологии и медицине, для физических исследований жидких и твердых тел, а также для передачи волн сжатия сверхвысокой частоты в кодированных системах свя-зи, телеметрии и управления.

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 связанный 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 элементом

установлен плоскостной полупроводниковый диод, непосредственно контакт рукнции с одной из обкладок пьезоэлектрического элемента, а между другой его обкладкой и дополнительным электродом включен источник постоянкогЬ тока. Этот излучатель имеет повышенную мощность излучения 1.

to

Однако данный преобразователь обеспечивает автогенерацию лишь монотонных гармонический колебаний, что ограничиваем область его применения, так как не позволяет получить

«5 в процессе работы динамическую амплитудно-импульсную модуляцию, необходимую, например, для осуществления требуемого технологического режима при ультразвуковой сварке и обработ20ке (запрограквлироаанного или адаптационного), требуемой методики при физиотерапевтическом воздействии в биологии и медицине, ребуемой кодировки при обеспечении помехозащищен25ности и скрытности в системах связи, телеметрии и управления.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения 1инамической моду-г

30 ляции генерируемых колебаний.

. Цель .достигается тем, что преобразователь дополнительно снабжен источником света, оптической системой, оптическим модулятором, соединенным с элементом управления частотой генерации, и поликристаллическим слоем фотоупругого материала, размещенного на пьезоэлектрическом элементе, причем элемент управления частотой генерации последовательно включен в фаэосдвигающую линию.

На чертеже показан предлагаемый преобразователь, общий вид.

Преобразователь содержит вакуумированный корпус 1, например трубчатый, внутри которого напротив друг другу размещены электронная пушка 2 с модулятором 3 и пьезоэлектрический элемент 4 с контрэлектродом 5 и полупроводниковым диодом 6, подключенным к источнику постоянного тока (на чертеже не показан), и. объемный резонатор 7, например, тороидальный, соединенный посредством фазосдвигаю дей линии 8, например коаксиальной, и элемента связи 9, например кольцевой щели, соответственно с контрэлектродом 5 и, модулятором 3. Для расширения области применения предлагаемый преобразователь снабжен размещенным на пьезоэлектрическом элементе 4 поликристаллическим слоем 10 фотоупругого материала, например сернистого кадмия, источником 11 света 12, например.некогерентного, и оптической системой 13, например линзовой, фокусирующей источник света 11 на поверхность 14 поликристаллического слоя 10 через оптический модулятор 15, связанный, например, электрически, с элементом 16 управления частотой генерации, например, с последовательно включенным в фазосдвигающую линию 8 фазовращателем.

Иредлагаёмый ультразвуковой излучатель работает следующим образом.

В возбуждаемом электронным пучком электронной пушки 2, усиленным полупроводниковым диодом 6,пьезоэлектрическом элементе 4 генерируются поверхностные акустические волны. Проводимость размещенного на пьезоэлектрическом элемен-ге 4 поликристаллического слоя 10 фотоупругого материала зависит как от амплитудночастотных характеристик генерируемой акустической волны, так и от распределения освещенности его поверхности 14.в свою очередь,изменение провдимости влияет на величину протекающго тока, определяющего амплитуду акустических волн. Поэтому изменения Освещенности поверхности 14 поликристаллического слоя 10 вызывают eiMплитудную модуляцию генерируемых и

усиливаемых акустических волн. Освещенность изменяется оптическим модулятором 15, например ленточным трафаретом с злектропрадводом (при использовании электрооптических модуляторов, например, типа ячейки Керра, могут быть получены частоты модуляции в несколько десятков мегагерц) . Синхронно с изменением освещенности путем воздействия на электрическую длину включенного в фазосдвигающую линию 8 элемента 16 (фазовращателя) изменяется частота ге.нерации акустических волн. Это приводит к тому, что генерируемое налу чение оказывается замодулйрованным амплитудно-импульсным типом модуляции по заранее выбранной програкме (записанной на ленточном трафарете), либо любым сигналом произвольного характера, подаваемым на оптический модулятор 15 в процессе работы. Можно показать, что генерируемое излучение в случае качания частоты генерации является преобразованием Фурье оптического изображения, фокусируемого системой 13 на поверхность 14 поликристаллического слоя 10.Одновременно с модуляцией в излучателе обеспечивается усиление волн за счет энергии источника 11 света 12, частино преобразуемой в акустические волн

Предложенный преобразователь позволяет получить качественно новые результаты ультразвукового воздействия за счет динамической модуляции и усиления излучения путем передач электромагнитной энергии на большие расстояния.

Формула изобретения

Преобразователь электромагнитных волн в гиперзвуковые волны по авт. св. № 547236, отличающийс f тем, что с целью расширения функ5 циональиых возможностей путем обеспечения динамической модуляции генерируемых колебаний, он дополнительно снабжен источником света, оптической системой с оптическим модулятором, соединенным с элементом управления частотой генерации, и поликристаллическим слоем фотоупругого материала, размещенного на пьезоэлектрическом элементе, причем элемент управления частотой генерации последовательно включен в фазосдвигающую -линию.

Источники информации, принятые во внимание рк экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 547236, кл. В 06 В 1/02, 1976. .