Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Селективные акустоэлектронные устройства

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
7.31 Mб
Скачать

Z1

= ZE . Zg = Z0 ; 2) с акустически согласующим слоем Z,

= ZCE , Zj = Zc

где Zcg , Zc

- акустический импеданс электрода при наличии согласующего

слоя

и поверхности звукопровода, покрытого согласующим слоем; 3) с

акустическими неоднородностями между электродами Z, ■' ZE

. Zj * 1 Е ; 4)

с акустическими.неоднородностями под электродами Zt » Z0 , = ZQ

РиоДЗ. Конструкция и эквивалентная схема ВШП

При построении акустоэлектронных устройств широко используются ВШП с расщепленными электродами, конструкция которого показана на рис. 2.4

Активные электроды ВШП представлены эквивалентными схемами Мээона. Учитывая реальное распределение электрического поля, предполагаем наличие

электроакустического взаимодействия в промежутках звукопровода между

штырями расщепленных электродов. При этом коэффициент трансформации идеального трансформатора в схеме Мэзона приобретает некоторое значение

Ф т. Тогда матрицу передачи промежутка получаем на основе (2.23)

сиеЕТ

ZgCheET

иг ф^-спе^^в,

о

|AEV « ^-•h 0 ET+ Y a i^ T *11 +Y01 *12

(•1Г '

-f1 ,h ô ET

0

0

aE T .v «ET

t

°

0

0

(-r-iÜi_,heET *13

i-8h0ET

1

*0

■ET

*0

 

 

 

 

 

На основе выражений (2.9), (2.17), (2.23), (2.26). (2.36) можно записать матрицу

передачи ВШП

1АКРИ ( А 0К] П [А Е,]т|А ЕТ1т[АЕ2](л[А ЕП]т )[АЕЧ1АЕТ]{АЕ2ЦАвкЦАок1.

(2.37)

т -1

Рис. 2.4. Конструкция и эквивалентнэя схема

ВШП с

расщ епленными

электродами

 

Коэффициент трансформации Ф т приравниваем /3 3 /

 

Ф Т=-|1Ф

,

(2.38)

где ц - коэффициент, позволяющий получить реальную картину распределения электрического поля на электродах ВШП и находящийся в пределах (-1,1). Коэффициент ц выбирается из условий

JE.=min

<Ÿ«>

• G^(t)|

(2.38)

TM H .iJ

ЧТО) -

Ej^ITlln

 

ЦЧ-1.1

 

 

 

где G j(f) , В5(1) , G j(f) , ^ ( f )

- расчетное и истиное значения реальной

и мнимой состовляющих входной проводимости ВШП.

 

Значение входной проводимости

ВШП

Gp( f) ‘

Bp(f) определяется на

основе матрицы (Акр1 согласно (2.37)

 

 

 

 

 

;(f)+2n fCTl

(2 40)

Y = >

, «

= G ! , " t | , B !

 

11 +

= - + " I I

z o + “ и

 

Истиное значение входной проводимости определяется экспериментальным путем.

2.3.Модели однонаправленных преобразователей

Проблема снижения вносимых потерь и уровня паразитных сигналов в

селективных акустоэлектронных устройствах решается путем использования

однонаправленных преоброзавателей (ОНП) разных конструкций.

Обобщенная конструкция и эквивалентная схема ОНГ> с расщепленными электродами, штыри которых имеют различную толщину, показана на рис. 2.5. Для увеличения направленности излучения ОНП под штырями электродов

размещены акустические неоднородности с импедансами 2N1

, ZN2 При этом

импедансы штырей равны /3 5 /

 

■z £t=2; + z - z 0

 

’ ZH=Zj+ZN*<Zfl

(2.41)

Матрицы передачи электродов ОНП определяются на основе (2.23)

сИ 0Е|

Zos h 0 E|

 

i - e h e EI+YBIàEi

aEI

.y

aEI

 

11

+YBI

12

0

0

 

 

— 3h0E|

13

 

 

 

 

 

*El

(•1)" Ф, (1-oh0E|)

0

 

(-1 Г 14 h 6h0EI +YBian

0

(2.42)

*EI

0

 

1

 

2

 

 

8h0E1+|QJCOEJ

1

 

ZEI

 

 

где 1=1,2 ; С0Е( - емкость Между штырями.

С использованием (2.9), (2.17), (2.26), (2.36), (2.42) получаем матрицы передачи

ОНП в прямом и обратном направлениях

 

iАрКпРЩ {А °к||А вк|

п ' [A EJ]m(AET)m[AEI]m[A En]m)K

 

 

.

■ .

(2.43)

*

е* |А етй Ае,ЛА0'(1

 

IAPK°e|=(IÀoK| Д tAE1U A Ê TyA EEU A En]m)x

(2

*

1йАЁТЙAel|ïАвкНА0|е1-

 

* (AF,J

[AÈr)

[A*2J

[Аеп]

Рис. 2.5. конструкция и эквивалентная схема ОНП с расщепленными

электродами

Рис. 2.5. Конструкция и эквивалентная схема ОНП с электродами сложной формы

Направленным излучением ПАВ обладают ВШП с одиночными электродами сложной конструкции (рис. 2.6). Такие электроды имеют неодинаковый акустический импеданс по своей ширине. Участки электродов с различными ймпедансами могут быть представлены в виде отрезков линии передачи и описаны матрицами передачи по выражению (2.6).

Возбуждение ПАВ описывается эквивалентными схемами Мэзона, размещенными в промежутках между электродами. При этом, в каждом

промежутке полярность включения трансформаторов противоположная. В данном случае матрицы передачи активных промежутков ВШП получаются на основе (2.23)

c h 0 AI

Zo6 h 0 A|

l_ e h 0 A,

aEI

0

0

a À l

a AI

Э 23

а п

М Г

ФА,(1-СЬ0А1)

0

 

(-1)"-'_|A1 eh0Al

0

,(2.45)

1

 

0

 

* г

с

1

 

l i L

•h0.,+|o) _£

 

Zo

2

 

 

где

1=1,2

 

 

 

 

 

 

На базе (2.5), (2.9). (3,45) получаем выражение матриц передачи одной секции

ОНП

в прямом

и обратном направлениях при условии Z , ^

 

 

tASS"P|= tАА ’||А ЕН Ч(АЕна11АвкЦААа1.

 

(246)

 

[Ass°']= IAA2HAB*HAEHÎ][AEH,HAA,J.

 

(2.47)

Матрицы передачи ОНП в прямом и обратном направлениях соответственно

равны с учетом (2.26)

 

 

 

 

 

 

fA sknp]=([A0Kl mri

[A SSnPJm)[A0l(,,

 

 

(2.48)

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

(2.49)

 

IA Sko6 ]=([А 0К] тП

[ASSoe]m)[AOK].

 

 

Предлагаемая модель может быть записана в общем виде для электродов,

содержащих р

участков,

длиной lt

,l2

...I

с акустическими

импедансами

соответственно

z1 Zj

...zp. Тогда

матрица

передачи одной

секции ВШП

выражается как

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

[ASM]= (|АА11 П

[АЕН,]т)[Ав*][АА2].

 

(2.50)

На основе (2.50) записываем матрицу передачи всего ВШП

м

(ÀMK|= (|А0К1 П [А5М)т)(А01<]. (2,51) 1Т1“ I

Наилучшей технологичностью отличаются конструкции ОНП с внутренними

Рис. 2.7. Конструкция (а), эквивалентная схема (6) и схема в виде многополюсников (в)

однонаправленного преобразователя

ОНИ, • омер.'^ций xOJiuciLie р<13ймкн/1ые и замкнутые З/члсцюды, представлен на рис. 2 П . Анализ эквивалентной схемы ОНИ показывает, что она представляет цепочечное соединение многополюсников. Используя (2.11). (2.14). (2.17), (2 25), получаем матрицы передачи в прямом и обратном направлениях одной секции ОНП /3 4 /

lAxs„p]=

[AE,f A6nJ[AE1J(A EnJ[AEI-J(Aenj*

 

 

х [AH ][AEn][A£y][AErl][AEL][AEnl1

 

j A XSo6]_

[ДЕ5][дЕП|дЕ1.][дЕП][А ЕиудЕП,х

(2.53]

 

x [A EI][AEn][AEL][AEn][AEU][AEn].

 

 

Иа основе (2.52), (2.53) с учетом (2.9), (2.26) можно записать матрицы

передачи ОНП в прямом

и обратном направлениях

 

 

м

 

 

[Ахк,,р]= ([А0*] П

[AXSnplm)£AE11£АЭК][А0К]Л

(2.54)

 

 

м

(2.55)

[АХКсб]= (£А0К]£Ав|с1тП £AXSo6]jn)£AE1]£А0К].

При дальнейшем развитии ОНП с холостыми электродами предложена конструкция ОНП с акустическими неоднородностями (рис. 2.8), импедансы

которых выбраны соответственно ZH1/ZQ<1 , zH2/z a>1

Рис. 2.8. Конструкция и эквивалентная схема ОНП с акустическими

неоднородностями

Матрицы передачи такого ОНП в прямом и обратном направлениях определяются аналогично (2.54) и (2.55)

[ААКов]=([АокПАвк1 П, [АЕ]т[АЕнг]т[АЕн.1т[АЕп]я1)[дЕидок|

(2.57)

 

В отличии О Т ОНП с холостыми электродами (рис. 2.7). ОНП с акустическими

неоднородностями (рис. 2.8) является более универсальным и пригоден для любых материалов звукопровода.

Наиболее высокой направленностью излучения отличается трехфаэный ОНП /2 0 / (рис. 2.9). Эквивалентная схема такого .ОНП представляет собой сложное

соединение схем Мэзона.

Матрицы передачи электродов трехфаэного ОНП определяющая согласно

(2.36)

и

/3 6 /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c h e

ZE16 h 0 EI

Ф, (1-ch0E1)

0

0

0

0

0

 

 

l ^ h 0 E1+YB)aTE. a îfW B1 « ï f '- I 1-

She* +Ye.a'3 °

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fcE1

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

♦/-eh 0Ei

 

 

 

 

 

 

t r i

­

a T E 1

iU

o E1 +i«>cOE1i

0

0

 

(2.58)

 

 

E1

13

•E1

 

 

1

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

0

1

 

 

 

 

0

0

 

 

0

0

 

 

 

 

 

0

0

 

 

0

0

 

c h 0 E2

ZE2s h 0 E2

О о Ф2 (1-ch0E2)

0

0

0

 

 

 

_ Ц н 0 +Y a TE2 z i 11 °E2+TB2a 11 "EJ

0

|THiV a ET2

0

о

A . sh0Ej+YBj a“ 0

1 11 +YB2 a 12

 

 

JE2T 102'

 

1

 

*E2

0

0

0

IATE% = 0

0

0 1

о

(2.59)

 

0

0

&

 

^ - . h 0 EJ

aT?

eh0E2+jD)CO2

о

?

 

15

 

UE2

 

 

 

 

 

0

0

о

о

 

0

о о

 

ch©.

z E3ehe e3

о о

о

о

Ф|(1-снен )

 

 

ЕЗ

 

 

 

 

 

 

-•^Е З + У вз» ? ,3

 

0

о

0 ^ _ .h e E3+YB3 .™ 0

|AT« | ,

О

о

 

О

 

О

9

(200)

О

о

 

О

 

о

о

 

 

 

 

à

о

 

О

 

о

о

 

 

Ь

о

 

ь

 

о

à

 

 

о

о

 

о

 

V

 

 

 

It

 

 

 

 

 

^ - • н в Е,

«ТЕ)

 

о о о

 

йЛ_*иеЕЗ+1юс03

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е З

 

где С01 , с02 , С03 - емкости

между электродами.

 

 

РИб. 19. Конструкция и эквивалентная схемВ трехфазного ОИП

Соответственно определяем матрицы промежутка между электродами Атг111. реактивной проводимости |А ВТ| и потерь из-за генерации объемных волн

1Аот 1

*•0

-Ï,n'+Y BI аТП'о

р

b

0

0

0

 

1

0 9 0 0 0

 

ÏATnij» 0

0

 

Р 1 0 0 0 0

0

0

6

0

0 9 1 0 0 0

 

6

0

b о о 1 о d

0

0

Ü 0

0

0

i O

0

0

0

0

0

0

0

1

1 0

 

0

о

о

о

о

о

 

VB

1

0

 

0 0

 

0

0

0

0

6

1

 

О О

 

О

о

Q

6

о

0

 

1 0

 

0

0

0

[А ВЧ=

о

0

 

0 1

 

0

0

0

о

 

 

О

О

О

О

О

1

Ô

о

0 0

 

0

0

0

0

1

0

 

О

О

О О О О О 1

ChCtg

ZgShOg 0

0

0

0

0 0

(2.61)

(262)

A s h a 0 ChOg

0

0

0

0

0

0

 

(Аот1= о

0

1 0

0

Q

0

0

(2.63)

0

0

0 1 0 0 0 0

0

0

0 0 1 0 0

0

 

0

0

о

о

о

1 о

о

 

0

0

0

0 0

0

1

0

 

0

0

0

0

0

0

0

1

 

На основе (2.58) - (2.63) записываем матрицу передачи трехфазного ОНП в

прямом и обратном направлениях для одной секции

tÀ TS" i> H À " 1i A th ,fl TEW nîltA TE5l ,

<2,в4)

(Ат5овН *ЕТ31Атт|АТЕ,КАТП'П ^ 11

(2.6$)

Матрицы передачи ОНП в прямом и обратном направлениях соответственно

равны

м .

ГАТ*"»Н|А0Т] „И,ta TSnPU A Tn3lmHATS"<4[ABT][A °T] (2.66)