Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Магдич Л.Н. -> "Акустооптические устройства и их применение" -> 31

Акустооптические устройства и их применение - Магдич Л.Н.

Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применение — М.: Сов. радио, 1978. — 112 c.
Скачать (прямая ссылка): akusticheskieprimeneniya1978.pdf
Предыдущая << 1 .. 25 26 27 28 29 30 < 31 > 32 33 34 35 36 .. 37 >> Следующая

L лу
Рис. 6.1. Схематическое изображение акустооптического элемента с преобразователем, изготовленным методом холодной вакуумной
сварки
Потери
Рис. 6.2. Потери на двойное преобразование в зависимости от частоты
го преобразователя (сплошная кривая). Потери на преобразование измерялись хорошо известным импульсным эхо-методом [64]. Величина потерь определялась калиброванным аттенюатором путем сравнения амплитуд основного и первого отраженного импульсов. Суммарные 96
дифракционные потери и потери на затухание ультразвука в германии и связующем слое индия изображены штриховой линией. Минимальная величина потерь на преобразование за один проход достигает 1,5 дБ на частоте 380 МГц. Неравномерность измеренной частотной характеристики не превышает 3 дБ в полосе частот, составляющей 70% от центральной.
6.2. Визуализация акустического поля
Дефекты, которые могут возникнуть при изготовлении преобразователя (трещины, частичное отслаивание и т. д.) можно выявить исследованием его акустического поля. В этом параграфе кратко остановимся на двух основных методах контроля качества преобразователя с помощью брэгговской дифракции. Первый из них позволяет получить дифракционную картину акустического поля, излучаемого преобразователем, в дальней зоне, второй - оптическое изображение акустического поля в непосредственной близости от преобразователя.
Если акустооптическое устройство освещать коллимированным пучком с расходимостью много меньшей расходимости звука, то зависимость интенсивности брэгговского максимума от угла падения светового пучка описывается выражением (1.22). Легко видеть, что при малых углах Брэгга (6Б-Ю) и при слабом взаимодействии (W->-0) эта зависимость совпадает с дифракционным распределением интенсивности звукового поля в дальней зоне [11]. На этом обстоятельстве основан первый метод контроля качества преобразователей. На практике акустооптическое устройство удобно располагать на столике, вращающемся с постоянной угловой скоростью, а сигнал, пропорциональный интенсивности отклоненного света, выводить с фотоприемника на самописец.
На рис. 6.3 щрмведена экспериментальная зависимость интенсивности дифрагированного света /i от угла поворота ао (отсчитываемого от угла Брэгга) для преобразователя на германии, изготовленного на центральную частоту 200 МГц. Кривая на рис. 6.3 с достаточной точностью аппроксимируется функцией типа (sin х/х)2, что свидетельствует об однородности излучаемого звукового поля.
Световую картину, представляющую собой распределение звукового поля вблизи преобразователя, можно получить при освещении акустооптического устройства сильно расходящимся световым
7-357 97
Ii,omn.ed.
с&о,угл.мин
Рис. 6.3. Интенсивность дифрагированного света в зависимости от разности а0 (в вакууме) между углом падения и углом Брэгга:
A,oe3,39 мкм; л-4; L-2,5 мм
пучком, ha это обстоятельство было указано еще в работах ?65,66]. Расходимость света в противоположность предыдущему случаю должна значительно превышать расходимость звука. Действительно, если падающий свет фокусируется линзой и акустооптическое устройство расположено в перетяжке, то при а^> 1 в слабом акустическом поле, согласно выражению (1.51), распределение дифрагированного света в дальней зоне представляет фурье-спектр звукового поля преобразователя в плоскости дифракции. Если на пути дифрагированного пучка в дальней зоне поместить тонкую линзу, то она выполнит фурье-преобразование падающего на нее свето-
Рис. 6.4. Фотография акустического поля решетки, состоящей из четырех преобразователей
вого распределения (в данном случае фурье-спектра акустического поля) и в фокальной плоскости можно будет наблюдать восстановленное световое изображение звукового поля.
Разумеется, изображение акустического поля можно получить и непосредственно в перетяжке. Действительно, вычисляя интеграл в (1.41) при а> 1 и W-Ю, найдем, что в перетяжке распределение поля дифрагированного света - прямоугольное. В плоскости дифракции протяженность дифрагированного поля равна LX/A, т. е. длине пьезопреобразователя, уменьшенной в А/Х раз. Так как масштаб изображения мал, необходимо применять микроскоп. На практике в этом случае удобно сместить акустооптическое устройство относительно перетяжки, так чтобы последняя оказалась вне звуко-провода. Примером визуализации акустического поля, осуществленной таким способом, служит рис. 6.4, на котором показана фотография акустического поля, излучаемого решеткой из четырех одинаковых преобразователей. На фотографии отчетливо видна трещина в правом крайнем преобразователе.
6.3. Согласование пьезопреобразователя с трактом управляющего сигнала
Затухание звука в материале ограничивает верхние частоты большинства акустооптических устройств величиной ¦-300 МГц.
Условия Брэгга не позволяют использовать частоты ниже десятков мегагерц. Полоса частот акустооптиче-
98
ских устройств, не больше октавы, поскольку при более широкой полосе в области углов, сканируемых излучением, дифрагировавшим в первый порядок, оказывается излучение из второго порядка дифракции, создающее помехи. Задачей согласующей цепочки является обеспечение постоянной величины мощности акустической волны в звукопроводе во всем диапазоне рабочих частот. Пьезопреобразователь, представляющий собой тонкую пластину из пьезоэлектрика, присоединенную к звукопроводу, для электрического сигнала является нагрузкой, состоящей из параллельно включенной емкости и активного сопротивления. Активная часть этой нагрузки, кроме потерь энергии в пьезопреобразователе и связующих его со звукопроводом слоях, характеризует преобразование электрической энергии в звуковую волну.
Предыдущая << 1 .. 25 26 27 28 29 30 < 31 > 32 33 34 35 36 .. 37 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed