Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Перетворювачі сигналів





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

ДОСЛІДЖЕННЯ АКУСТОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ

 

 

4.1 Теоретичні відомості

 

Перетворювачі сигналів

Мета роботи – дослідити під час експерименту вплив конструкції фільтрів на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ) на їх характеристики.

Акустоелектронні пристрої – пристрої функціональної електроніки, що використовують для обробки електричного сигналу процеси, що відбуваються при збудженні, поширенні акустичних хвиль і перетворенні акустичного сигналу в електричний.

Акустоелектронний пристрій складається з вхідного електроакустичного перетворювача, звукопроводу і вихідного акустоелектричного перетворювача. Для перетворення електричних коливань у механічні використовують магнітострикційні і п'єзоелектричні перетворювачі. У магнітострикційних перетворювачах відбувається зміна розмірів феромагнітних матеріалів, розташованих у магнітному полі, під дією сил, що діють на феромагнетик. Такі перетворювачі складаються з феромагнітного стрижня, розміщеного в котушці індуктивності (рис. 4.1). Для зменшення нелінійних спотворень котушку індуктивності розміщують у полі постійного магніту. Зворотне перетворення здійснюється за рахунок явища електромагнітної індукції.

 

 

1 – феромагнітний стрижень; 2 – котушка індуктивності; 3 – постійний магніт

 

Рисунок 4.1 – Схема магнітострикційного перетворювача

У п'єзоелектричних перетворювачах використовують прямий і зворотній п’єзоефекти. При прямому п’єзоефекті відбувається поляризація діелектрика під дією механічної деформації, що супроводжується появою електричних зарядів на його поверхнях. Прямий пьезоэффект використовують для перетворення механічних коливань в електричні. Для утворення механічних коливань використовують явище зворотного п’єзоефекту – деформації діелектрика під дією електричного поля. П'єзоелектричні перетворювачі утворюються на п’єзоелектричній пластини, на протилежних поверхнях якої наносять електроди (рис. 4.2).

 

1 – електроди; 2 - діелектрик

 

Рисунок 4.2 – Схема п'єзоелектричного перетворювача

 

За допомогою перетворювачів у звукопроводі виникають пружні механічні коливання, швидкість поширення яких складає 103...(5·103) м/с, що майже в 105 разів менше швидкості поширення електромагнітних коливань. В наслідок цього габаритні розміри акустоелектронних пристроїв набагато менше габаритних розмірів аналогічних електромагнітних пристроїв. В залежності від конструкції звукопроводу і виду перетворювача у твердому тілі збуджуються згинні, подовжні, поперечні, крутильні чи поверхневі коливання і хвилі.

В кожному перетворювачі існують і пряме і зворотне перетворення, в результаті чого запасена в звукопроводі енергія перетворюється в електричну і виникає частотна залежність вхідного опору перетворювачів. Еквівалентна схема магнітострикційного перетворювача (рис. 4.3,а), що враховує ці процеси, містить індуктивність l0 котушки індуктивності і елементи С1 і L1, що відображають здатність пружної механічної системи запасати енергію.

 

а) б)

 

Рисунок 4.3 – Еквівалентна схема (а) і частотна залежність вхідного опору (б) магнітострикційного перетворювача

 

Вхідний опір досягає найбільших значень, коли по довжині звукопроводу укладається непарне число напівхвиль. Частоту резонансу (рис. 4.3) можна визначити з виразу:

 

, (4.1)

 

де fр = 1, 3, 5, … – число напівхвиль;

l – довжина звукопроводу;

υ – швидкість поширення звуку;

E, ρ – відповідно модуль пружності і густина матеріалу звукопроводу.

Коефіцієнт електромеханічного зв'язку – відношення енергії, запасеної в механічному колі, до загальної енергії на вході – один з основних параметрів перетворювачів. Його визначають через параметри еквівалентної схеми:

 

, (4.2)

 

Еквівалентна схема і залежність вхідного опору п'єзоелектричного перетворювача від частоти показані на рис. 4.4. Частота послідовного резонансу, при якій вхідний опір перетворювача приймає нульове значення, пов'язана з конструктивними параметрами співвідношенням:

 

, (4.3)

 

де l – відстань між електродами;

N = 200…300 кГц·см – частотна постійна п'єзоелектричних матеріалів.

 

 

а) б)

 

Рисунок 4.4 – Еквівалентна схема (а) і частотна залежність вхідного опору п'єзоелектричного перетворювача (б)

 

П'єзоелектричні перетворювачі характеризуються високим значенням коефіцієнта електромеханічного зв'язку, що досягає 70%. Зв'язок між ним і параметрами перетворювача має вигляд:

 

, (4.4)

 

Найчастіше акустоелектронні пристрої використовують як лінії затримки і фільтри. Резонансна частота фільтрів лежить у діапазоні від сотень герц до сотень мегагерц. У низькочастотному діапазоні використовують системи з механічним резонансом у пластинах або мембранах. Ці пристрої відомі за назвою електромеханічних. Іноді їх називають також магнітострикційними, якщо використовують магнітострикційні перетворювачі. У більш високочастотному діапазоні поширені в основному п'єзоелектричні перетворювачі. Акустоелектронні пристрої цього діапазону часто розрізняють за матеріалом звукопроводу.

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.