14.4 Типы акустических волн, преобразователи акустических волн. Характеристики и модели преобразователей.

Акуст. волны подразделяются на поверхностные и объемные

В случае продольной волны смешение частицы твердого тела совпадает с направлением распространения волны. Благодаря акуст. срезам волны могут быть чисто продольными или поперечными. В случае, если типы среза предусматривает возможность распространения волн в различных направлениях имеет место переотражения их от боковых граней и возникновения стоячих волн. Акуст. волны нашли широкое применение для фильтрации и задержки сигналов. В акуст. линиях задержки, где средой для распространения может служить ме, стекло, поваренная соль. Широко используют свободно распределяющиеся объемно акустические волны.

Возбуждение и съем колебаний в линиях задержки осуществляется посредством пьезоэлектрических или магнитострикционных преобразователей. Группа поверхностно-акуст. волн (ПАВ) отличается тем, что основная доля энергии этих волн сосредоточена в тонком приповерхностном слое, что является их достоинством. Приборы на ПАВ обладают высокими метрологическими свойствами. Благодаря характеру распространения волн обеспечивается легкий доступ к съему и влиянию на них. Вдоль плоской свободной поверхности пьезоэлектрика могут распространятся поверхностные волны Релея имеющие 2 компанент мех. смещения – продольное и поперечное. Глубина их проникновения соизмерима с длинной волны возбужденного колебания

При определенных условиях (типа среза) возникают чисто сдвиговое, поперечное акустические волны. Их называют волны Гуляева – Блюстайна. В случае если нанести ме на подложку можно получить определенный тип волн, скорость распространения которых будет зависеть от направления, причем добиваются такого эффекта, при котором скорость распространения зависит от частоты. Такие волны называют поверхностной волной Лява. (д)

Эти волны обладают дисперсией. Поскольку ВЧ составляющая сигнала будет расширяться в поверхностном слое, а НЧ в приповерхностном, то скорость распространения будет зависеть от частоты. Материал для создания условий на ПАВ – кварц, монокристалический ниобат лития. Распространение всех типов ПАВ сопровождается возникновением переменных электрических полей как продольных так и поперечных.

Преобразователи акустических волн. Наиболее эффективными и широкополосными являются преобразователи встречноштырьевого типа или двухфазные представляющие собой решетку из напыленных электронов из алюминия, золота, серебра. Д ве группы чередующихся групп электродов соединены шиной. С учетом акустического синхронизма растояние между соседними штырями выбираются из следующего выражения. L = λn/2=Vn/2f

Что обеспечивает своего рода подпитку перемещающейся акустической волны направление распределения которой должно быть перпендикулярно штырям решетки. При этом происходит усиление амплитуды по мере продвижения волны. Количество штырей определяет относительную полосу пропускания. Чем их больше – тем узкополосней. На форму АЧХ влияет как степень перекрытия, так и расстояние между штырями. Если степень перекрытия штырей остается постоянной ВШП называется аподизированным, а расстояние между соседними штырями характеризуется величиной называемой эквидистантностью.

Для изготовления электродных преобразователей применяют фотолитографию, что позволяет расширить частотный диапазон приборов на ПАВ от 1-ц МГц до 1-ц ГГц. Наибольшее распространение получили полосовые фильтры, основным «+» которых является возможность получения заданных АЧХ путем изменения расстояния между соседними штырями.