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超声延时线的特性与原理

发布时间:2011/10/6 9:47:09 访问次数:2868

    1.超声延时线的结构   M11A3-VL
    图11-6所示是超声延时线的结构示意图,它是用压电陶瓷(锆钛酸铅)制造两个换能器,再用特殊配方的玻璃制作一定形状的玻璃块,两者结合即成为一个超声延时线。
    玻璃块共8个而,每一面均研磨成具有反射信号波能力的镜面。
    换能器的制作工艺与晶振的制作工艺相同,先把锆钛酸铅材料切割成压电陶瓷片,然后在两面镀银焊装电极即成。
    
   2.超声延时线的工作原理
    当在换能器的两极加上电信号后,压电陶瓷片就产生机械振动,这种振动虽然肉眼觉察不到,但它确实发生了。如果换能器两极加音频( 20—20000Hz)信号,振动将产生声波。如果换能器两极所加电信号的频率远高于音频,振动便产生超声波。
    超声延时线在实际应用中,输入换能器两极是加色度信号(色副载波频率为4.43MHz),它就将色度信号转换为超声波,送到玻璃块内传播,如图11-6所示。超声波传播到A点后又被反射到B点,经A、B、C、D、E点5次反射后送到输出换能器上。输出换能器接受超声波后,又变换成色度信号电压,从两电极上输出。当玻璃块内超声波的“行程”为17.6cm时,延时时间就为64μs,正好适合电视机中分解色度信号的需要。
    图11-6中的延时线是一种5次反射型超声延时线,图中的圆形部分为吸收剂,用于消除玻璃中超声波的杂敖反射。

                                

   3.超声延时线的主要性能指标
    (1)延迟时间。超声延时线的首要指标是延迟时间。延迟时间有群延时和相延时两个不同的概念。群延时是指以包含许多频率成分的复杂信号作为一个整体传播的延时,相延时是指单一频率波的相位滞后所对应的时间。对于电视机解码电路需要延时的色度信号,既包含有副载波,还有由色度信号对副载波进行平衡调幅的包络波,就属于群延时,延时时间为64μs。相延时仅是彩色副载波的相位延时。
    实际上,电视机解码电路描述的色度信号延时,就是包络波和包络内副载波的同步延时。因此,信号通过玻璃传输后,只存在幅度衰减和延迟时间的问题,而不会产生波形失真。
    (2)工作频率。超声延时线在应用中,换能器与两极外接元件将组成一个谐振回路,它具有一定的谐振频率,其中心频率通常调谐于4.43MHz的副载波频率上,称为超声延时线的工作频率,或者说谐振频率。
    (3)幅频特性。超声延时线的幅频特性反映了玻璃的传输特性和换能器及有关电路的变换特性。信号在玻璃中进行超声波群延时传输时,其振幅衰减特性在工作频率范围内可看做一个常数,即各种频率分量的振幅都是按同一系数衰减,但各分量间的振幅比例和时间关系都不会发生变化。
    (4)温度特性。当温度升高时,超声波传播的速度及玻璃块的几何尺寸都会增大,如果正确选择玻璃的配方,就会使上述两种效应互相补偿,可以保证超声波的传输时间(信号延迟时间)县有足够的温度稳定性。

 

 

 

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    1.超声延时线的结构   M11A3-VL
    图11-6所示是超声延时线的结构示意图,它是用压电陶瓷(锆钛酸铅)制造两个换能器,再用特殊配方的玻璃制作一定形状的玻璃块,两者结合即成为一个超声延时线。
    玻璃块共8个而,每一面均研磨成具有反射信号波能力的镜面。
    换能器的制作工艺与晶振的制作工艺相同,先把锆钛酸铅材料切割成压电陶瓷片,然后在两面镀银焊装电极即成。
    
   2.超声延时线的工作原理
    当在换能器的两极加上电信号后,压电陶瓷片就产生机械振动,这种振动虽然肉眼觉察不到,但它确实发生了。如果换能器两极加音频( 20—20000Hz)信号,振动将产生声波。如果换能器两极所加电信号的频率远高于音频,振动便产生超声波。
    超声延时线在实际应用中,输入换能器两极是加色度信号(色副载波频率为4.43MHz),它就将色度信号转换为超声波,送到玻璃块内传播,如图11-6所示。超声波传播到A点后又被反射到B点,经A、B、C、D、E点5次反射后送到输出换能器上。输出换能器接受超声波后,又变换成色度信号电压,从两电极上输出。当玻璃块内超声波的“行程”为17.6cm时,延时时间就为64μs,正好适合电视机中分解色度信号的需要。
    图11-6中的延时线是一种5次反射型超声延时线,图中的圆形部分为吸收剂,用于消除玻璃中超声波的杂敖反射。

                                

   3.超声延时线的主要性能指标
    (1)延迟时间。超声延时线的首要指标是延迟时间。延迟时间有群延时和相延时两个不同的概念。群延时是指以包含许多频率成分的复杂信号作为一个整体传播的延时,相延时是指单一频率波的相位滞后所对应的时间。对于电视机解码电路需要延时的色度信号,既包含有副载波,还有由色度信号对副载波进行平衡调幅的包络波,就属于群延时,延时时间为64μs。相延时仅是彩色副载波的相位延时。
    实际上,电视机解码电路描述的色度信号延时,就是包络波和包络内副载波的同步延时。因此,信号通过玻璃传输后,只存在幅度衰减和延迟时间的问题,而不会产生波形失真。
    (2)工作频率。超声延时线在应用中,换能器与两极外接元件将组成一个谐振回路,它具有一定的谐振频率,其中心频率通常调谐于4.43MHz的副载波频率上,称为超声延时线的工作频率,或者说谐振频率。
    (3)幅频特性。超声延时线的幅频特性反映了玻璃的传输特性和换能器及有关电路的变换特性。信号在玻璃中进行超声波群延时传输时,其振幅衰减特性在工作频率范围内可看做一个常数,即各种频率分量的振幅都是按同一系数衰减,但各分量间的振幅比例和时间关系都不会发生变化。
    (4)温度特性。当温度升高时,超声波传播的速度及玻璃块的几何尺寸都会增大,如果正确选择玻璃的配方,就会使上述两种效应互相补偿,可以保证超声波的传输时间(信号延迟时间)县有足够的温度稳定性。

 

 

 

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