Отражательная линия задержки
Владельцы патента RU 2567186:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" (RU)
Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к отражательным линиям задержки, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом предлагаемой конструкции ОЛЗ является увеличение амплитуды информационного сигнала и расширение ее функциональных возможностей. Технический результат достигается тем, что ОЛЗ содержит подложку из пьезоэлектрического материала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из n встречно-штыревых преобразователей (ВШП), соединенных параллельно и расположенных на общей оси, имеющей наклон под углом α к линии расположения отражательных элементов, которые установлены по обеим сторонам входного преобразователя. При этом входной преобразователь установлен таким образом, что расстояния между крайними ВШП преобразователя и отражательными элементами, определяющие минимальные (максимальные) временные задержки, имеют равные значения и, кроме того, отражательные элементы, формирующие одинаковые временные задержки импульсов информационного сигнала, выполнены сфазированными относительно друг друга. 4 ил.
Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к отражательным линиям задержки (ОЛЗ), функционирующим на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
Известны устройства формирования информационного сигнала, функционирующие на поверхностных акустических волнах (ПАВ) [1, 2]. Конструктивно устройства содержат подложку из пьезоматериала, на поверхности которой выполнены входной преобразователь и отражательные элементы в виде встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расставленных в звуковых каналах.
Недостатком данных устройств является недостаточная амплитуда импульсов, необходимая для идентификации объектов на больших расстояниях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является многоканальная ОЛЗ на ПАВ, выбранная в качестве прототипа [3].
Многоканальная ОЛЗ (прототип) содержит подложку из пьезоэлектрического материала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из n ВШП, расположенных на общей оси, имеющей наклон под углом α к линии расположения отражательных элементов, причем отражательные элементы, расположены по обеим сторонам входного преобразователя и установлены по одной линии.
Конструкция ОЛЗ-прототипа позволяет формировать многоимпульсный информационный сигнал. Однако вследствие распределения энергии акустической волны, формируемой входным преобразователем по звуковым каналам, амплитуды импульсов информационного сигнала имеют пониженную величину, т.к. каждый импульс определяет только один параметр, что ограничивает функциональные возможности ОЛЗ.
Техническим результатом предлагаемой конструкции ОЛЗ является увеличение амплитуды информационного сигнала и расширение ее функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что ОЛЗ, содержит подложку из пьезоэлектрического материала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из «n» ВШП, соединенных параллельно и расположенных на общей оси, имеющей наклон под углом а к линии расположения отражательных элементов, которые установлены по обеим сторонам входного преобразователя. При этом входной преобразователь установлен таким образом, что расстояния между крайними ВШП преобразователя и отражательными элементами, определяющие минимальные (максимальные) временные задержки, имеют равные значения и, кроме того, отражательные элементы, формирующие одинаковые временные задержки импульсов информационного сигнала, выполнены сфазированными относительно друг друга.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемой ОЛЗ задержки, на которой обозначены: 1 - подложка из пьезоматериала; 2 - входной преобразователь; 3 - ВШП; 4 - отражательные элементы; 5, 6 - датчики контроля параметров объекта. Расстояния от крайних ВШП 3 входного преобразователя 2 до отражательных элементов 4 обозначено L. А, В, С, D, Е, F, G, H - длины акустических каналов.
На фиг. 2 представлен информационный сигнал, в котором 7-10 обозначены импульсы информационного сигнала с амплитудой H1.
На фиг. 3 представлен информационный сигнал при срабатывании датчика 5, амплитуда импульса 8 обозначена Н2.
На фиг. 4 показан информационный сигнал при сработанных датчиках 5, 6.
Конструктивно ОЛЗ выполнена следующим образом: на поверхности подложки 1 из пьезоматериала выполнен входной преобразователь 2, который состоит из соединенных между собой ВШП 3, образующих акустические каналы (показаны пунктиром фиг. 1). По обеим сторонам входного преобразователя 2 размещены отражательные элементы 4, формирующие одинаковые временные задержки, которые выполнены сфазированными относительно друг друга. Входной преобразователь 2 установлен с наклоном так, что расстояние между его крайними ВШП 3 и отражательными элементами 4 имеют равные величины L. К отражательным элементам 4 подключены датчики 5, 6 для контроля состояния объекта.
ОЛЗ работает следующим образом: при подаче короткого радиоимпульса на входной преобразователь 2 каждый ВШП 3 возбуждает акустическую волну, распространяющуюся от него в обе стороны (фиг. 1). Достигнув отражательных элементов 4, волна переотражается и на ВШП 3 входного преобразователя 2 формирует ответные импульсы 7-10, расставленные во времени и образующие информационный сигнал (фиг. 2).
Установка входного преобразователя 2 под углом к отражательным элементам 4 с обеспечением условия равенства расстояний между крайними ВШП 3 и отражательными элементами 4 делит топологию ОЛЗ на две идентичные друг другу части. Поэтому одна часть топологии линии задержки содержит акустические каналы с временными задержками, равнозначными другой части топологии. Таким образом, длина акустического канала А равна длине канала Н, длина канала В равна длине канала G, длина канала С равна длине канала F, длина канала D равна длине канала Е. Поскольку отражательные элементы 4 расположены по обеим сторонам входного преобразователя 2, то на его ВШП 3 приходят по две акустические волны от отражательных элементов, расположенных в разных частях, но имеющих равные расстояния до ВШП 3. Так как отражательные элементы 4 выполнены сфазированными, то сигналы, пришедшие от них на входной преобразователь, складываются (например, импульсы, сформированные отражателями 4а и 4б). В этом случае входной преобразователь выполняет функцию сумматора, в котором импульсы с одинаковыми временными задержками складываются и образуют информационный сигнал с увеличенной амплитудой импульсов.
Предлагаемая ОЛЗ может быть использована для формирования информационного сигнала в системе дистанционной идентификации и контроля объектов. Поскольку данная линия обеспечивает примерно в 2 раза большую амплитуду импульсов в информационном сигнале, по сравнению с существующими линиями, ее применение позволит увеличить дальность идентификации объекта.
Вторым применением предлагаемой ОЛЗ может быть контроль физических параметров объекта. Для этого к отражательным элементам, расположенным на одинаковом расстоянии от входного преобразователя 2, подключают датчики, например, контроля температуры в заданных пределах. При достижении первого предельного значения температуры срабатывает датчик 5, при этом амплитуда импульса уменьшится в 2 раза (фиг. 3), при достижении второго предельного значения температуры срабатывает датчик 6, при этом амплитуда импульса будет равна логическому нулю (фиг. 4). Таким образом, одним импульсом можно фиксировать два значения контролируемого параметра, что расширяет функциональные возможности предлагаемой ОЛЗ.
Таким образом поставленная техническая задача - повышение дальности идентификации объекта за счет увеличения амплитуды импульсов информационного сигнала и расширение функциональных возможностей ОЛЗ решена.
На основании изложенного отличительными признаками предложенной ОЛЗ от прототипа являются:
- установка входного преобразователя по общей оси, имеющей наклон под таким углом к линии расположения отражательных элементов, что расстояния между крайними ВШП преобразователя и отражательными элементами, определяющими минимальные (максимальные) временные задержки, имеют равные значения;
- отражательные элементы, формирующие одинаковые временные задержки импульсов информационного сигнала, выполнены сфазированными относительно друг друга.
Литература
1. Патент RU 2158936 С2, 10.11.2000.
2. Патент RU 2486665 C1, 27.06.2013.
3. Решение о выдаче патента на изобретение, заявка №2012145915/08 (073734), дата подачи заявки 26.10.2012.
Отражательная линия задержки, содержащая подложку из пьезоматериала, на поверхности которой выполнен входной преобразователь, состоящий из n встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных на общей оси, имеющей наклон под углом α к линии расположения отражательных элементов, установленных в звуковых каналах по обе стороны входного преобразователя, отличающаяся тем, что входной преобразователь установлен таким образом, что расстояния между крайними ВШП преобразователя и отражательными элементами, определяющими минимальные (максимальные) временные задержки, имеют равные значения, кроме того, отражательные элементы, формирующие одинаковые временные задержки импульсов информационного сигнала, выполнены сфазированными относительно друг друга.
