Устройство поворота плоскости поляризации ультразвуковой волны

 

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 ниобата 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 плоскополяризованную, повернутую относительно исходной поляризации, задаваемой преобразователем 1. 2 ил. о «S W / s- N

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 В 06 В 1 06 ф Г ° . ) 3 a @

„13

ЯВЛЯ()ТЕМА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21) 3662420/24-10 (22) 09,11,83 (46) 23,12.86, Бюл. Ф 47 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН БССР

{72) В. Н. Белый, С, С, Гиргель, Г, А. Пашкевич и Б. Б. Севрук (53) 534. 23(088.8) (56) Лямов В. Е. Гидроакустика и ультразвук. — Владивосток, 1973, т. 81, Я 1, с. 3-25.

Авторское свидетельство СССР

)1 447174, кл, В 06 В 1/06, 1974, (54) УСТРОЙСТВО ПОВОВОТА ПЛОСКОСТИ

ПОЛЯРИЗАЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ

{57) Изобретение относится к акус" тике 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 фаэ между компонентами упругих смещений, В результате звуковая волна на выходной грани УЗ 2 является эллиптически поляризованной с изменяющейся эллиптичностью волны от 0 до 1 при неизменном положении главных осей эллипса поляризации. Плоскопараллельная пластинка 5 из кристалла ниобата лития, нормаль к поверхности которой разориентирована относительно акустической оси Z а кристаллографические оси расположены под

0 углом 45 относительно боковых гра ней УЗ 2, преобразует зллиптически поляризованную волну в плоскополяризованную, повернутую относительно исходной поляризации, задаваемой преобразователем 1. 2 ил, 1278038

Изобретение относится к акустике и ультразвуковой технике и может быть использовано для дефектоскопии, макроскопиИ, голографии, при создании управляемых устройств в акустоэлектронике, например модуляторов, управляемых фильтров и линии задержки, а также для измерения нелинейных пьезоэлектрических и электрострикционных коэффициентов.

Цель изобретения — увеличение быстродеиствия 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 неполяриэованной сегнетокерамики в виде пластинки с нанесенными на ее боковые грани плоскими электродами 3, ориентированныо ми под углом 45 к оси преобразователя и подсоединенными к источнику 4 электрического напряжения, плоскопараллельную пластинку 5,, вырезанную из кристалла LiNbO> таким образом, что нормаль к ее поверхности расположена в плоскости симметрии кристалла и разориентирована на угол 8 относительно акустической оси

Z а кристаллографические оси Х и о

Y .расположены под углом 45 относительно боковых граней управляемого звукопровода 2, причем толщина d пластинки связана с углом О, часто.той ультразвука f è скоростью волны в направлении акустической оси U соотношением d=V(2k+1)/1,2 8 f (k=

=0,1,2... - целое число), Преобразователь 1 служит для возбуждения сдвиговой волны, поляризоо ванной 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 эвукопровода 2, Плоскопараллельная пластинка 5 превращает эллиптически поляризованный ультразвук в плоскополяризованный, но повернутый относительно исходной поляризации, задаваемой преобразователем 1, При

$$

10 !

30 отсутствии напряжения на электродах

3 поперечная волна распространяется с сохранением плоскости поляризации, т. е, смещения частиц упругой волны на входной торцовой грани параллельны смещениям на выходной торцовой грани управляемого звукопровода 2.

При подключении электродов 3 к источнику 4 электрического напряжения внутри управляемого звукопровода 2 возникает однородное электрическое поле напряженностью Е, Так как звукопровод выполнен из неполяризованной сегнетокерамики, внешнее электрическое поле из-за -эффекта электрострикции. оказывает влияние на скорость упругой волны. Вследствие этого ультразвук в управляемом звукопроводе 2 распространяется в виде суперпозиции двух изонормальных волн, линейно поляризованных по осям

Х и Y звукопровода 2, имеющих одина-ковую амплитуду смещений, но различные фазовые скорости, Это приводит к появлению разности фаз между компонентами упругих смещений, благодаря чему звуковая волна на выходной грани управляемого звукопровода 2 является эллиптически поляризованной. При изменении электрического потенциала на электродах 3 эллиптичность волны меняется.от единицы, однако положение главных осей эллипса поляризации неизменно.

Главные оси эллипса составляют о угол 45 к граням .управляемого звукопровода 2, т.е. совпадают с кристаллографическими осями плоскопараллельной пластинки 5, После прохождения плоскопараллельной пластинки 5 между компонентами упругих смещений по осям Х и Y вносится дополнительная разность

/I фаз в нечетное число вЂ, Это оз2 начает, что на выходе устройства ультразвуковая волна становится снова линейно поляризованной, причем плоскость поляризации составляет с осью преобразователя уголь, равный fl м — gE

1 о где 1 - толщина управляемого звукопровода;

Ч= <Е. (а 4 +

+г,44 -г, 6) - коэффициент, определяющийся линейным g44 и квадратичными г 44

l 2 78038 4 равляемого звукопровода, выполненного из неполяризованной сегнетокео рамики, ориентированы под углбм 45 к оси преобразователя, на выходной грани управляемого звукопровода размещена плоскопараллельная пластинка из кристалла ниобата лития, причем нормаль к ее поверхности расположена в плоскости симметрии кристалла и

tO разориентирована на угол О относительно акустической оси Z кристал- лографические оси Х и Y расположены о под углом 45 относительно боковых граней управляемого звукопровода, а толщина d пластинки удовлетворяет соотношению электрострикционными коэффициентами;

E.и О - диэлектрическая проницаемость и плотность сегнетокерамики;

Ч вЂ” скорость ультразвука в сегнетокерамике, Изменение величины потенциала на электродах звукопровода 2 приводит к повороту плоскости поляризации ультразвуковой волны.

Формула изобретения

Устройство поворота плоскости поляризации ультразвуковой волны, содержащее преобразователь сдвиговой волны, размещенный на входной торцовой грани управляемого звукопровода, выполненного в виде пластинки с нанесенными на ее боковые грани плоскими электродами, о т л и ч а — 20 ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения потерь звуковой мощности, электроды подсоединены к источнику электрического напряжения, боковые грани уп- 25

d = .— — — (2k+1), 1,2Вй где f u V - соответственно частота и скорость ультразвуковой волны в направлении акустической оси (k — целое число, k=0,1,2...), Составитель В. Кудрявцев

Редактор А. Шишкина Техред В.Кадар Корректор Г, Решетник

Заказ 6788/7 Тираж 428 Подписное

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