超聲延時線的特性與原理
發布時間:2011/10/6 9:47:09 訪問次數:2812
1.超聲延時線的結構 M11A3-VL
圖11-6所示是超聲延時線的結構示意圖,它是用壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)制造兩個換能器,再用特殊配方的玻璃制作一定形狀的玻璃塊,兩者結合即成為一個超聲延時線。
玻璃塊共8個而,每一面均研磨成具有反射信號波能力的鏡面。
換能器的制作工藝與晶振的制作工藝相同,先把鋯鈦酸鉛材料切割成壓電陶瓷片,然后在兩面鍍銀焊裝電極即成。
2.超聲延時線的工作原理
當在換能器的兩極加上電信號后,壓電陶瓷片就產生機械振動,這種振動雖然肉眼覺察不到,但它確實發生了。如果換能器兩極加音頻( 20—20000Hz)信號,振動將產生聲波。如果換能器兩極所加電信號的頻率遠高于音頻,振動便產生超聲波。
超聲延時線在實際應用中,輸入換能器兩極是加色度信號(色副載波頻率為4.43MHz),它就將色度信號轉換為超聲波,送到玻璃塊內傳播,如圖11-6所示。超聲波傳播到A點后又被反射到B點,經A、B、C、D、E點5次反射后送到輸出換能器上。輸出換能器接受超聲波后,又變換成色度信號電壓,從兩電極上輸出。當玻璃塊內超聲波的“行程”為17.6cm時,延時時間就為64μs,正好適合電視機中分解色度信號的需要。
圖11-6中的延時線是一種5次反射型超聲延時線,圖中的圓形部分為吸收劑,用于消除玻璃中超聲波的雜敖反射。
3.超聲延時線的主要性能指標
(1)延遲時間。超聲延時線的首要指標是延遲時間。延遲時間有群延時和相延時兩個不同的概念。群延時是指以包含許多頻率成分的復雜信號作為一個整體傳播的延時,相延時是指單一頻率波的相位滯后所對應的時間。對于電視機解碼電路需要延時的色度信號,既包含有副載波,還有由色度信號對副載波進行平衡調幅的包絡波,就屬于群延時,延時時間為64μs。相延時僅是彩色副載波的相位延時。
實際上,電視機解碼電路描述的色度信號延時,就是包絡波和包絡內副載波的同步延時。因此,信號通過玻璃傳輸后,只存在幅度衰減和延遲時間的問題,而不會產生波形失真。
(2)工作頻率。超聲延時線在應用中,換能器與兩極外接元件將組成一個諧振回路,它具有一定的諧振頻率,其中心頻率通常調諧于4.43MHz的副載波頻率上,稱為超聲延時線的工作頻率,或者說諧振頻率。
(3)幅頻特性。超聲延時線的幅頻特性反映了玻璃的傳輸特性和換能器及有關電路的變換特性。信號在玻璃中進行超聲波群延時傳輸時,其振幅衰減特性在工作頻率范圍內可看做一個常數,即各種頻率分量的振幅都是按同一系數衰減,但各分量間的振幅比例和時間關系都不會發生變化。
(4)溫度特性。當溫度升高時,超聲波傳播的速度及玻璃塊的幾何尺寸都會增大,如果正確選擇玻璃的配方,就會使上述兩種效應互相補償,可以保證超聲波的傳輸時間(信號延遲時間)縣有足夠的溫度穩定性。
1.超聲延時線的結構 M11A3-VL
圖11-6所示是超聲延時線的結構示意圖,它是用壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)制造兩個換能器,再用特殊配方的玻璃制作一定形狀的玻璃塊,兩者結合即成為一個超聲延時線。
玻璃塊共8個而,每一面均研磨成具有反射信號波能力的鏡面。
換能器的制作工藝與晶振的制作工藝相同,先把鋯鈦酸鉛材料切割成壓電陶瓷片,然后在兩面鍍銀焊裝電極即成。
2.超聲延時線的工作原理
當在換能器的兩極加上電信號后,壓電陶瓷片就產生機械振動,這種振動雖然肉眼覺察不到,但它確實發生了。如果換能器兩極加音頻( 20—20000Hz)信號,振動將產生聲波。如果換能器兩極所加電信號的頻率遠高于音頻,振動便產生超聲波。
超聲延時線在實際應用中,輸入換能器兩極是加色度信號(色副載波頻率為4.43MHz),它就將色度信號轉換為超聲波,送到玻璃塊內傳播,如圖11-6所示。超聲波傳播到A點后又被反射到B點,經A、B、C、D、E點5次反射后送到輸出換能器上。輸出換能器接受超聲波后,又變換成色度信號電壓,從兩電極上輸出。當玻璃塊內超聲波的“行程”為17.6cm時,延時時間就為64μs,正好適合電視機中分解色度信號的需要。
圖11-6中的延時線是一種5次反射型超聲延時線,圖中的圓形部分為吸收劑,用于消除玻璃中超聲波的雜敖反射。
3.超聲延時線的主要性能指標
(1)延遲時間。超聲延時線的首要指標是延遲時間。延遲時間有群延時和相延時兩個不同的概念。群延時是指以包含許多頻率成分的復雜信號作為一個整體傳播的延時,相延時是指單一頻率波的相位滯后所對應的時間。對于電視機解碼電路需要延時的色度信號,既包含有副載波,還有由色度信號對副載波進行平衡調幅的包絡波,就屬于群延時,延時時間為64μs。相延時僅是彩色副載波的相位延時。
實際上,電視機解碼電路描述的色度信號延時,就是包絡波和包絡內副載波的同步延時。因此,信號通過玻璃傳輸后,只存在幅度衰減和延遲時間的問題,而不會產生波形失真。
(2)工作頻率。超聲延時線在應用中,換能器與兩極外接元件將組成一個諧振回路,它具有一定的諧振頻率,其中心頻率通常調諧于4.43MHz的副載波頻率上,稱為超聲延時線的工作頻率,或者說諧振頻率。
(3)幅頻特性。超聲延時線的幅頻特性反映了玻璃的傳輸特性和換能器及有關電路的變換特性。信號在玻璃中進行超聲波群延時傳輸時,其振幅衰減特性在工作頻率范圍內可看做一個常數,即各種頻率分量的振幅都是按同一系數衰減,但各分量間的振幅比例和時間關系都不會發生變化。
(4)溫度特性。當溫度升高時,超聲波傳播的速度及玻璃塊的幾何尺寸都會增大,如果正確選擇玻璃的配方,就會使上述兩種效應互相補償,可以保證超聲波的傳輸時間(信號延遲時間)縣有足夠的溫度穩定性。
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