คลื่นแอคทีฟบนพื้นผิว คลื่นเสียงพื้นผิว การรบกวนของคลื่นเสียง

เสียง คือ คลื่นเสียงที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของอนุภาคเล็กๆ ของอากาศ ก๊าซอื่นๆ และสื่อของเหลวและของแข็ง เสียงสามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีสสาร ไม่ว่ามันจะอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มใดก็ตาม ในสภาวะสุญญากาศที่ไม่มีตัวกลาง เสียงจะไม่แพร่กระจาย เนื่องจากไม่มีอนุภาคที่ทำหน้าที่เป็นตัวกระจายคลื่นเสียง ตัวอย่างเช่นในอวกาศ เสียงสามารถดัดแปลง ดัดแปลง เปลี่ยนให้เป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ ดังนั้นเสียงที่แปลงเป็นคลื่นวิทยุหรือพลังงานไฟฟ้าจึงสามารถส่งผ่านระยะทางและบันทึกลงในสื่อสารสนเทศได้

คลื่นเสียง

การเคลื่อนไหวของวัตถุและวัตถุมักทำให้เกิดความผันผวนของสภาพแวดล้อม มันไม่สำคัญว่ามันจะเป็นน้ำหรืออากาศ ในระหว่างกระบวนการนี้ อนุภาคของตัวกลางที่ส่งการสั่นสะเทือนของร่างกายก็เริ่มสั่นสะเทือนเช่นกัน คลื่นเสียงเกิดขึ้น นอกจากนี้การเคลื่อนไหวยังดำเนินไปในทิศทางไปข้างหน้าและข้างหลังโดยค่อยๆ เข้ามาแทนที่กัน ดังนั้นคลื่นเสียงจึงเป็นคลื่นตามยาว ไม่เคยมีการเคลื่อนไหวด้านข้างขึ้นลงเลย

ลักษณะของคลื่นเสียง

เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่นๆ พวกมันก็มีปริมาณของตัวเองซึ่งสามารถอธิบายคุณสมบัติได้ ลักษณะสำคัญของคลื่นเสียงคือความถี่และแอมพลิจูด ค่าแรกแสดงจำนวนคลื่นที่เกิดขึ้นต่อวินาที ส่วนที่สองกำหนดความแรงของคลื่น เสียงความถี่ต่ำจะมีค่าความถี่ต่ำ และในทางกลับกัน ความถี่ของเสียงวัดเป็นเฮิรตซ์ และหากเกิน 20,000 เฮิรตซ์ ก็จะเกิดอัลตราซาวนด์ มีตัวอย่างเสียงความถี่ต่ำและความถี่สูงมากมายในธรรมชาติและโลกรอบตัวเรา เสียงร้องของนกไนติงเกล เสียงฟ้าร้อง เสียงคำรามของแม่น้ำบนภูเขา และอื่นๆ ต่างก็มีความถี่เสียงที่แตกต่างกัน แอมพลิจูดของคลื่นโดยตรงขึ้นอยู่กับความดังของเสียง ในทางกลับกัน ระดับเสียงจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง ดังนั้น ยิ่งคลื่นอยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวมากเท่าไร แอมพลิจูดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความกว้างของคลื่นเสียงจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง

ความเร็วเสียง

ตัวบ่งชี้ของคลื่นเสียงนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของสื่อที่แพร่กระจายโดยตรง ทั้งความชื้นและอุณหภูมิอากาศมีบทบาทสำคัญที่นี่ ในสภาพอากาศโดยเฉลี่ย ความเร็วของเสียงจะอยู่ที่ประมาณ 340 เมตรต่อวินาที ในวิชาฟิสิกส์ มีความเร็วเหนือเสียง ซึ่งมากกว่าความเร็วของเสียงเสมอ นี่คือความเร็วที่คลื่นเสียงเดินทางเมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ เครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียงและยังวิ่งเร็วกว่าคลื่นเสียงที่สร้างขึ้นอีกด้วย เนื่องจากแรงกดดันด้านหลังเครื่องบินค่อยๆ เพิ่มขึ้น จึงเกิดคลื่นเสียงขึ้น หน่วยวัดความเร็วนี้น่าสนใจและมีน้อยคนที่รู้ มันชื่อมัค. 1 มัคเท่ากับความเร็วเสียง ถ้าคลื่นเดินทางด้วยความเร็ว 2 มัค คลื่นจะเดินทางเร็วเป็น 2 เท่าของความเร็วเสียง

เสียง

มีเสียงรบกวนในชีวิตประจำวันของมนุษย์อย่างต่อเนื่อง ระดับเสียงวัดเป็นเดซิเบล ความเคลื่อนไหวของรถ สายลม เสียงใบไม้ที่พลิ้วไหว เสียงผู้คนที่ประสานกัน และเสียงอื่นๆ เป็นเพื่อนของเราในแต่ละวัน แต่เครื่องวิเคราะห์การได้ยินของมนุษย์มีความสามารถในการทำความคุ้นเคยกับเสียงดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ยังมีปรากฏการณ์ที่แม้แต่ความสามารถในการปรับตัวของหูมนุษย์ก็ไม่สามารถรับมือได้ ตัวอย่างเช่น เสียงรบกวนที่เกิน 120 เดซิเบลอาจทำให้เกิดอาการปวดได้ สัตว์ที่ดังที่สุดคือวาฬสีน้ำเงิน เมื่อมีเสียงดังจะได้ยินได้ไกลกว่า 800 กิโลเมตร

เอคโค่

เสียงสะท้อนเกิดขึ้นได้อย่างไร? ทุกอย่างง่ายมากที่นี่ คลื่นเสียงมีความสามารถในการสะท้อนจากพื้นผิวต่างๆ จากน้ำ จากหิน จากผนังในห้องว่าง คลื่นนี้กลับมาหาเรา เราจึงได้ยินเสียงรอง มันไม่ชัดเจนเท่าของเดิม เนื่องจากพลังงานบางส่วนของคลื่นเสียงจะกระจายไปเมื่อเดินทางไปยังสิ่งกีดขวาง

การระบุตำแหน่งเสียงสะท้อน

การสะท้อนเสียงใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติต่างๆ ตัวอย่างเช่น การกำหนดตำแหน่งทางเสียงสะท้อน ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าด้วยความช่วยเหลือของคลื่นอัลตราโซนิคทำให้สามารถกำหนดระยะห่างจากวัตถุที่คลื่นเหล่านี้สะท้อนได้ การคำนวณทำโดยการวัดเวลาที่อัลตราซาวนด์ใช้ในการเดินทางไปยังสถานที่และเดินทางกลับ สัตว์หลายชนิดมีความสามารถในการระบุตำแหน่งทางเสียงสะท้อน ตัวอย่างเช่น ค้างคาวและโลมาใช้มันเพื่อค้นหาอาหาร Echolocation พบแอปพลิเคชั่นอื่นในการแพทย์ ในระหว่างการตรวจอัลตราซาวนด์จะมีการสร้างภาพอวัยวะภายในของบุคคล พื้นฐานของวิธีการนี้คือ ให้อัลตราซาวนด์เข้าสู่ตัวกลางอื่นที่ไม่ใช่อากาศ แล้วย้อนกลับกลับไป ทำให้เกิดเป็นภาพ

คลื่นเสียงในดนตรี

ทำไมเครื่องดนตรีถึงมีเสียงบางอย่าง? การดีดกีตาร์ การดีดเปียโน เสียงกลองและทรัมเป็ตต่ำ เสียงขลุ่ยอันแผ่วเบาอันมีเสน่ห์ เสียงเหล่านี้และเสียงอื่น ๆ อีกมากมายเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนของอากาศหรืออีกนัยหนึ่งเนื่องจากลักษณะของคลื่นเสียง แต่ทำไมเสียงเครื่องดนตรีถึงมีความหลากหลายมาก? ปรากฎว่าสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ อย่างแรกคือรูปร่างของเครื่องมือ อย่างที่สองคือวัสดุที่ใช้ทำ

ลองดูสิ่งนี้โดยใช้เครื่องสายเป็นตัวอย่าง พวกมันจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงเมื่อสัมผัสสาย เป็นผลให้พวกมันเริ่มสั่นและส่งเสียงต่าง ๆ ออกสู่สิ่งแวดล้อม เสียงต่ำของเครื่องสายใดๆ ก็ตามเกิดจากความหนาและความยาวของสายที่มากกว่า รวมถึงความตึงที่อ่อนลงด้วย และในทางกลับกัน ยิ่งสายยืดออกแน่นมากเท่าไรก็ยิ่งบางลงและสั้นลงเท่านั้น เสียงที่ได้รับจากการเล่นก็จะยิ่งสูงขึ้น

การกระทำของไมโครโฟน

ขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานคลื่นเสียงเป็นพลังงานไฟฟ้า ในกรณีนี้ความแรงของกระแสและธรรมชาติของเสียงจะขึ้นอยู่กับโดยตรง ภายในไมโครโฟนจะมีแผ่นบาง ๆ ที่ทำจากโลหะ เมื่อสัมผัสกับเสียงจะเริ่มมีการเคลื่อนไหวแบบสั่น เกลียวที่เชื่อมต่อแผ่นเปลือกโลกจะสั่นทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ทำไมเขาถึงปรากฏตัว? เนื่องจากไมโครโฟนมีแม่เหล็กในตัวด้วย เมื่อเกลียวหมุนไปมาระหว่างขั้ว กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งไหลไปตามเกลียวแล้วไปยังคอลัมน์เสียง (ลำโพง) หรือไปยังอุปกรณ์สำหรับบันทึกบนสื่อข้อมูล (เทปคาสเซ็ต ดิสก์ คอมพิวเตอร์) อย่างไรก็ตามไมโครโฟนในโทรศัพท์ก็มีโครงสร้างคล้ายกัน แต่ไมโครโฟนทำงานอย่างไรกับโทรศัพท์บ้านและโทรศัพท์มือถือ? ระยะเริ่มต้นจะเหมือนกันสำหรับพวกเขา - เสียงของมนุษย์ส่งการสั่นสะเทือนไปยังแผ่นไมโครโฟน จากนั้นทุกอย่างจะเป็นไปตามสถานการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้น: เกลียวซึ่งเมื่อเคลื่อนที่จะปิดสองขั้วกระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น อะไรต่อไป? ด้วยโทรศัพท์บ้านทุกอย่างจะชัดเจนไม่มากก็น้อย - เช่นเดียวกับในไมโครโฟนเสียงที่แปลงเป็นกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านสายไฟ แต่แล้วโทรศัพท์มือถือหรือเครื่องส่งรับวิทยุล่ะ? ในกรณีเหล่านี้ เสียงจะถูกแปลงเป็นพลังงานคลื่นวิทยุและกระทบกับดาวเทียม นั่นคือทั้งหมดที่

ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์

บางครั้งเงื่อนไขจะถูกสร้างขึ้นเมื่อความกว้างของการสั่นสะเทือนของร่างกายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการบรรจบกันของค่าความถี่ของการสั่นแบบบังคับและความถี่ธรรมชาติของการสั่นของวัตถุ (ตัวเครื่อง) เสียงสะท้อนสามารถเป็นได้ทั้งประโยชน์และโทษ ตัวอย่างเช่น ในการเอารถออกจากหลุม รถจะสตาร์ทและดันไปมาเพื่อทำให้เกิดเสียงสะท้อนและทำให้รถมีความเฉื่อย แต่ก็มีกรณีที่ส่งผลเสียจากการสั่นพ้องเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเมื่อประมาณหนึ่งร้อยปีที่แล้ว สะพานแห่งหนึ่งพังทลายลงภายใต้ทหารที่เดินขบวนพร้อมเพรียงกัน

มีการใช้สัญญาณเสียงในรูปแบบต่างๆ: ไซน์ซอยด์ (น่ารับรู้), สี่เหลี่ยม (อาจมีประสิทธิภาพมากที่สุดแม้ว่าจะไม่เป็นที่พอใจต่อหู), สามเหลี่ยม (ใกล้กับสัญญาณเสียงประเภทธรรมชาติมากขึ้น), ฟันเลื่อย (มีผลในการเปิดใช้งาน) เช่น ตลอดจนสัญญาณตามอำเภอใจในรูปแบบต่างๆ ได้แก่ เสียง “สีชมพู” (คล้ายกับเสียงทะเล น้ำตก ฝน ป่าผลัดใบ) เสียง “สีขาว” (คล้ายกับเสียงทีวีเมื่อปิดเสาอากาศ) (รูปที่ 6)

ข้าว. 6. รูปร่างของคลื่นเสียง

สัญญาณสี่เหลี่ยมมีประสิทธิภาพในการเบี่ยงเบนความสนใจจากความคิดภายนอก และบรรลุสภาวะจิตสำนึกที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว

การได้ยินเสียง “สีชมพู” ช่วยเอาชนะภาวะซึมเศร้า หันเหจากความคิดเชิงลบ และบรรลุสภาวะผ่อนคลาย

จำเป็นต้องเลือกแบบอัตนัย ลองทุกรูปแบบ

ปริมาณ

เลือกเป็นรายบุคคลโดยใช้ตัวควบคุม

หลักการทั่วไป: ยิ่งความถี่ในการกระตุ้นต่ำ ปริมาณก็จะยิ่งมากขึ้น

การกระตุ้นด้วยสองหู

เมื่อโทนเสียงเกิดขึ้นในหูฟังที่มีความถี่ต่างกัน นอกเหนือจากเสียงของโทนเสียงเหล่านี้แล้ว ความรู้สึกของการเต้นเป็นจังหวะของเสียงยังเกิดขึ้นที่ความถี่เท่ากับความแตกต่างของความถี่เสียงในหูฟังด้านขวาและด้านซ้าย คุณลักษณะของการรับรู้การได้ยินของหูมนุษย์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เพียง แต่เมื่อมีการแสดง ABC เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมื่อสร้างการบันทึกเสียงบนเทปเพื่อการผ่อนคลายแบบพิเศษด้วย

ตัวอย่างเช่น หากส่งโทนเสียงที่มีความถี่ 200 Hz ไปที่หูซ้าย และ 208 Hz ไปที่หูข้างขวา บุคคลนั้นจะได้ยินโทนเสียงที่มีความถี่ (200+208)/2=204 Hz โดยมี ความรู้สึกของจังหวะเสียงแบบมอดูเลตที่มีความถี่ 208-200=8 Hz (รูปที่ 7)

XW

ข้าว. 7. ผลการกระตุ้นแบบสองหู

เมื่อใช้สัญญาณเสียงในรูปแบบพิเศษ (การสร้างเสียงแบบมัลติโทน) สามารถทำได้แบบ double, triple ฯลฯ การกระตุ้นแบบสองหู ในกรณีนี้จังหวะ binaural จะเกิดขึ้นจากความถี่ที่กำหนดและยังมีความถี่น้อยกว่า 2, 3 เป็นต้น ครั้งตามลำดับ

ผลกระทบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการเต้นแบบ binaural นั้นสังเกตได้จากความถี่พาหะที่ 440 Hz และความถี่ที่แตกต่างกันสูงถึง 25 Hz

การกระตุ้นด้วยการเต้นแบบ binaural ช่วยให้เข้าถึงสภาวะจิตสำนึกที่เปลี่ยนแปลงไป กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพและปลอดภัย และมีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการผ่อนคลาย การทำสมาธิ การพัฒนาสัญชาตญาณ การปรับปรุงประสิทธิภาพการเรียนรู้ การปรับปรุงการนอนหลับ ความเป็นอยู่ที่ดี และการสำรวจสภาวะจิตสำนึกที่ขยายออกไป

เมื่อฟังจังหวะแบบ binaural คุณจะได้ยินเสียงต่างๆ ในหัวของคุณ เสียงเหล่านี้เป็นเพียงผลิตภัณฑ์จากจินตนาการของคุณ แต่ไม่ได้อยู่ในโปรแกรม แต่เป็นเสียงที่ช่วยให้คุณบรรลุผลที่ต้องการในการซิงโครไนซ์สมองซีกโลกของคุณ บางคนพบว่าสิ่งประดิษฐ์เหล่านี้น่าสนุกที่สุด บางคนไม่ได้ยินเลย แต่เอฟเฟกต์การซิงโครไนซ์ยังคงอยู่ ผลข้างเคียงอีกประการหนึ่งคือจิตใจล่องลอยไปซึ่งความคิดที่ไม่อาจจินตนาการได้ปรากฏขึ้นในใจ คุณอาจไม่ได้คิดอะไรเป็นพิเศษ แต่ความคิดต่างๆ จะยังคงน่าสนใจมาก บางคนรู้สึกถึง "ความอบอุ่น" หรือ "ความสุข" ในเรื่องนี้ บางคนเริ่มจำตอนวัยเด็กที่น่ารื่นรมย์ได้ แม้กระทั่งตอนที่ดูเหมือนจะถูกลืมไปตลอดกาล! หลังจากเซสชันเป็นเวลา 15 นาทีหรือมากกว่านั้น คุณอาจรู้สึกว่าร่างกายของคุณได้รับการฟื้นฟูอย่างสมบูรณ์ บางเบา โปร่งสบาย และปลอดโปร่ง บางคนเชื่อว่าการทำงานประเภทนี้เป็นเวลา 30 นาทีทุกวันจะสร้างการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ แต่ยั่งยืนในชีวิตของคุณ การรับรู้ทางประสาทสัมผัสเพิ่มขึ้น และระดับจิตสำนึกใหม่นี้จะค่อยๆ กลายเป็นบรรทัดฐานของคุณ

โปรดใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้บีทแบบสองหูที่มีความถี่พาหะสูงกว่า 750 Hz และความถี่การกระตุ้นที่สูงกว่า 20 Hz การรวมกันนี้อาจทำให้เกิดความตื่นตัวมากเกินไป

คลื่นพื้นผิวถูกสร้างขึ้นทางด้านซ้ายโดยการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านตัวนำที่พิมพ์ออกมา ในกรณีนี้พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล คลื่นความถี่สูงเชิงกลจะเคลื่อนไปตามพื้นผิว ทางด้านขวา - แทร็กรับสัญญาณจะรับสัญญาณและการแปลงพลังงานกลแบบย้อนกลับเป็นกระแสไฟฟ้าสลับเกิดขึ้นผ่านตัวต้านทานโหลด

คลื่นเสียงพื้นผิว(สารลดแรงตึงผิว) - คลื่นยืดหยุ่นที่แพร่กระจายไปตามพื้นผิวของวัตถุที่เป็นของแข็งหรือตามแนวขอบเขตกับสื่ออื่น สารลดแรงตึงผิวแบ่งออกเป็นสองประเภท: มีโพลาไรเซชันแนวตั้งและโพลาไรเซชันแนวนอน ( คลื่นรัก).

กรณีพิเศษของคลื่นพื้นผิวที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่:

• เรย์ลีห์โบกมือ(หรือเรย์ลีห์) ในความหมายคลาสสิก แพร่กระจายไปตามขอบเขตของครึ่งสเปซยืดหยุ่นด้วยสุญญากาศหรือตัวกลางที่เป็นก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์
• ที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว
• ไหลไปตามขอบเขตของของเหลวและวัตถุที่เป็นของแข็ง
• สโตนลี่ เวฟ
• คลื่นรัก

เรย์ลีห์โบกมือ

คลื่นเรย์ลีห์ซึ่งค้นพบตามทฤษฎีโดยเรย์ลีห์ในปี พ.ศ. 2428 สามารถดำรงอยู่ในของแข็งใกล้กับพื้นผิวอิสระซึ่งมีขอบเขตเป็นสุญญากาศ ความเร็วเฟสของคลื่นดังกล่าวขนานไปกับพื้นผิว และอนุภาคของตัวกลางที่สั่นอยู่ใกล้นั้นมีทั้งตามขวาง ตั้งฉากกับพื้นผิว และองค์ประกอบตามยาวของเวกเตอร์การกระจัด ในระหว่างการแกว่ง อนุภาคเหล่านี้จะอธิบายวิถีโคจรทรงรีในระนาบตั้งฉากกับพื้นผิวและผ่านทิศทางของความเร็วเฟส เครื่องบินลำนี้เรียกว่าทัล แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนตามยาวและตามขวางจะลดลงตามระยะห่างจากพื้นผิวไปยังตัวกลางตามกฎเลขชี้กำลังที่มีค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนต่างกัน สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าวงรีมีรูปร่างผิดปกติและโพลาไรเซชันที่อยู่ห่างจากพื้นผิวสามารถกลายเป็นเส้นตรงได้ การแทรกซึมของคลื่นเรย์ลีเข้าไปในส่วนลึกของท่อเสียงนั้นเป็นไปตามลำดับความยาวของคลื่นพื้นผิว หากคลื่นเรย์ลีตื่นเต้นในเพียโซอิเล็กทริก ทั้งภายในและเหนือพื้นผิวในสุญญากาศก็จะมีคลื่นสนามไฟฟ้าช้าๆ ที่เกิดจากเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกโดยตรง

คลื่นเรย์ลีที่ชื้น

คลื่นประเภทเรย์ลีที่ทำให้หมาด ๆ ที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว

คลื่นต่อเนื่องที่มีโพลาไรซ์แนวตั้ง

คลื่นต่อเนื่องที่มีโพลาไรซ์แนวตั้งซึ่งวิ่งไปตามขอบเขตของของเหลวและของแข็งด้วยความเร็ว

สโตนลี่ เวฟ

สโตนลี่ เวฟแพร่กระจายไปตามขอบเขตแบนของสื่อแข็งสองชนิด โมดูลัสยืดหยุ่นและความหนาแน่นซึ่งไม่แตกต่างกันมากนัก

คลื่นรัก

คลื่นรัก- คลื่นพื้นผิวที่มีโพลาไรเซชันแนวนอน (ชนิด SH) ซึ่งสามารถแพร่กระจายในโครงสร้างชั้นยืดหยุ่นบนครึ่งสเปซยืดหยุ่น

ในเพียโซอิเล็กทริก

คลื่นอะคูสติกที่พื้นผิวในเพียโซอิเล็กทริก (ตัวกลางเชิงเส้น) มีลักษณะเฉพาะโดยสมการสำหรับการกระจัด ยูฉันและศักยภาพ φ:

ที่ไหน ต, ส- เทนเซอร์ความเครียดและความเครียด อี, ดี- เวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำ ค, จ, ε - เทนเซอร์ของโมดูลัสยืดหยุ่น, โมดูลเพียโซอิเล็กทริกและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกตามลำดับ ρ คือความหนาแน่นของตัวกลาง

หมายเหตุ

ดูสิ่งนี้ด้วย

ลิงค์

• สารานุกรมทางกายภาพ เล่ม 3 - ม.: สารานุกรมรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ หน้า 649 และหน้า 650

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

• แมนน์, ธอร์
• รถจักรไอน้ำ

ดูว่า "คลื่นเสียงพื้นผิว" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

คลื่นเสียงบนพื้นผิว- (สารลดแรงตึงผิว) คลื่นยืดหยุ่นที่แพร่กระจายไปตามพื้นผิวอิสระของของแข็ง ตัวเครื่องหรือตามแนวขอบของทีวี วัตถุกับสื่ออื่นและลดทอนลงตามระยะห่างจากขอบเขต สารลดแรงตึงผิวมีสองประเภท: ชนิดที่มีโพลาไรเซชันในแนวตั้ง และชนิดที่มีการแกว่งของเวกเตอร์ การกระจัด h c…… สารานุกรมกายภาพ

คลื่นเสียงบนพื้นผิว- คลื่นยืดหยุ่นที่แพร่กระจายไปตามพื้นผิวอิสระของวัตถุแข็งหรือตามขอบเขตของวัตถุแข็งกับสื่ออื่น ๆ และสลายไปตามระยะห่างจากขอบเขต พี อา วี ช่วงอัลตราและไฮเปอร์โซนิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีสำหรับ... ...

คลื่นเสียงพื้นผิวในเพียโซอิเล็กทริก- การสร้างสารลดแรงตึงผิวโดยใช้ตัวแปลงป้องกันหวี ทางด้านขวา แทร็กรับสัญญาณจะรับสัญญาณ และการแปลงพลังงานกลแบบย้อนกลับเป็นกระแสไฟฟ้าสลับเกิดขึ้นผ่านตัวต้านทานโหลด ผิวเผิน... ... วิกิพีเดีย

คลื่นอะคูสติก- การรบกวนแบบยืดหยุ่นที่แพร่กระจายในสสารที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ สภาพแวดล้อม การกระจายตัวของ A. v. ในสภาพแวดล้อมทำให้เกิดลักษณะของกลไก การบีบอัดและการเปลี่ยนรูปแบบแรงเฉือนที่ถ่ายโอนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ในกรณีนี้การถ่ายเทพลังงานเกิดขึ้น... ... พจนานุกรมโพลีเทคนิคสารานุกรมขนาดใหญ่

คลื่นเสียงพื้นผิว- อุปกรณ์ SAW ทั่วไปที่ใช้ เช่น เป็นตัวกรองแบนด์พาส คลื่นพื้นผิวถูกสร้างขึ้นทางด้านซ้ายโดยการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านตัวนำที่พิมพ์ออกมา ขณะเดียวกันพลังงานไฟฟ้า... ... วิกิพีเดีย

เรย์ลีห์โบกมือ- คลื่นเสียงพื้นผิว ตั้งชื่อตามเรย์ลีห์ ซึ่งตามทฤษฎีทำนายไว้ในปี พ.ศ. 2428 สารบัญ 1 คำอธิบาย 2 ร่างกายไอโซโทรปิก ... Wikipedia

คลื่น- WAVES ตามคำจำกัดความของ Young (Joung, 1802) ผู้ก่อตั้งทฤษฎีคลื่นแห่งแสง เป็นตัวแทนของการเคลื่อนที่แบบสั่นที่ฝูงคลื่นกระจายไปทั่วทุกจุดของตัวกลาง และหลังจากการสั่นสะเทือนเกิดขึ้น อนุภาคของ สื่อหยุดการเคลื่อนไหวของพวกเขา… … สารานุกรมการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่

คลื่นยืดหยุ่น- การรบกวนแบบยืดหยุ่นที่แพร่กระจายในตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เป็นต้น คลื่นที่เกิดขึ้นในเปลือกโลกระหว่างแผ่นดินไหวเสียง และอัลตราซาวนด์ คลื่นในของเหลว ก๊าซ และของแข็ง ร่างกาย เมื่อแพร่เชื้อ U.v. เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม...... สารานุกรมกายภาพ

คลื่นลิวา- คลื่นเสียงพื้นผิวที่มีโพลาไรเซชันแนวนอนซึ่งแพร่กระจายที่ขอบเขตของครึ่งสเปซทึบพร้อมชั้นทึบ สารานุกรมทางกายภาพ. ใน 5 เล่ม อ.: สารานุกรมโซเวียต. หัวหน้าบรรณาธิการ A. M. Prokhorov 1988 ... สารานุกรมกายภาพ

คลื่นยืดหยุ่น- การรบกวนแบบยืดหยุ่นที่แพร่กระจายในตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เช่น คลื่นที่เกิดขึ้นในเปลือกโลกระหว่างเกิดแผ่นดินไหว คลื่นเสียง และอัลตราโซนิกในของเหลวและก๊าซ เป็นต้น เมื่อคลื่นแพร่กระจาย เกิดขึ้น...... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

คลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการพัฒนาตัวกรองและเส้นหน่วงเวลาที่ใช้ในอุปกรณ์วิศวกรรมวิทยุ เมื่อเร็วๆ นี้ สารลดแรงตึงผิวยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาทรานสดิวเซอร์การวัดอีกด้วย

รู้จักสารลดแรงตึงผิวหลายประเภท คลื่น Rayleigh มักใช้ในทางปฏิบัติ การกระจัดของอนุภาคของแข็งระหว่างการแพร่กระจายของคลื่นเรย์ลีห์ในทิศทางของแกน เอ็กซ์แสดงในรูปที่. 2-22, ก- ดังที่เห็นได้จากรูป 2-22, กคลื่นแพร่กระจายใกล้ขอบเขตของวัตถุที่เป็นของแข็งและลดทอนลงเกือบทั้งหมดในระยะไกล zจากพื้นผิว ประมาณเท่ากับความยาวคลื่น l สาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้ความสนใจในสารลดแรงตึงผิวเพิ่มมากขึ้นก็คือความเข้มข้นของพลังงานในชั้นบาง ๆ อย่างแม่นยำ ด้วยเหตุนี้ จึงมีข้อกำหนดเพียงข้อเดียวเท่านั้นที่ถูกกำหนดให้กับเทคโนโลยีการผลิตขององค์ประกอบลดแรงตึงผิว - การประมวลผลพื้นผิวการทำงานอย่างระมัดระวังซึ่ง คลื่นเสียงจะแพร่กระจาย

เพื่อกระตุ้นสารลดแรงตึงผิว ให้ใช้หวีของอิเล็กโทรดแบบหันหลังชนกันกับพื้นผิวขององค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริก (รูปที่ 2-22, ข) ซึ่งเป็นตัวแปลงอินเตอร์ดิจิทัล (IDC) ที่มีระดับเสียง ล 0 = ล. เมื่อแรงดันไฟฟ้าเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรด IDT ที่อยู่ข้างใต้อิเล็กโทรด เนื่องจากผลของเพียโซอิเล็กทริกผกผัน การกระจัดของอนุภาคจะเกิดขึ้นและมีสารลดแรงตึงผิวปรากฏขึ้น โดยแพร่กระจายในทั้งสองทิศทาง หากความยาวคลื่นตรงกับระยะพิทช์ IDT เนื่องจากการซ้อนทับของการสั่นที่เกิดขึ้นใต้อิเล็กโทรดแต่ละคู่ พลังงาน SAW ทั้งหมดจะถึงค่าสูงสุด หากความยาวคลื่นไม่ตรงกับระดับเสียงของ IDT พลังงาน SAW จะลดลงที่อัตราส่วนที่แน่นอนระหว่าง l และ ลคลื่น 0 นอก IDT สามารถดับได้อย่างสมบูรณ์

ในการรับพลังงานลดแรงตึงผิว จะใช้ IDT ที่สองซึ่งมีขั้นตอนเท่ากับความยาวคลื่นด้วย เนื่องจากเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกโดยตรง ประจุจึงเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดของ IDT ที่รับและแรงดันไฟฟ้าปรากฏขึ้น เส้นหน่วงเวลาประกอบด้วย IDT อินพุตและเอาต์พุต ในการประมาณครั้งแรก IDT ทั้งสองถือได้ว่าเป็นอิเล็กโทรดในพื้นที่ซึ่งอยู่ห่างจากกัน ลิตรเท่ากับระยะห่างระหว่างศูนย์กลางทางเรขาคณิตของ IDT เวลาหน่วง t เท่ากับเวลาที่คลื่นเสียงผ่านระหว่าง IDT นั่นคือ

เสื้อ = แอล/ยู

โดยที่ u = – ความเร็วการแพร่กระจายของสารลดแรงตึงผิว; อีจ– ค่าคงที่ความยืดหยุ่น r คือความหนาแน่นของวัสดุ

ในควอตซ์ ย- ความเร็วตัดของการแพร่กระจายของสารลดแรงตึงผิวเท่ากับ u= 3159 m/s; ดังนั้นด้วย ล= 10 มม. เวลาหน่วงคือประมาณ 3 µs ความยาวคลื่น l ถูกกำหนดโดยความเร็วการแพร่กระจาย u และความถี่การกระตุ้นคลื่น และคือ l= u /ฉ.เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถสร้าง IDT ได้อย่างมีขั้นตอนขึ้นไป ล 0 = 10 ไมโครเมตร; ดังนั้นความถี่การทำงานของ SAW จึงสามารถอยู่ในช่วงสูงถึง 300 MHz

โครงสร้างสารลดแรงตึงผิวสามารถใช้เป็นองค์ประกอบการตั้งค่าความถี่ของออสซิลเลเตอร์ในตัว (รูปที่ 2-22, วี- ในกรณีนี้ดังต่อไปนี้จากสภาวะสมดุลของเฟส (เราละเลยการเปลี่ยนเฟสในวงจรไฟฟ้า) ตลอดความยาว ลต้องมีจำนวนคลื่นเป็นจำนวนเต็ม ลักษณะเฟสความถี่ของเส้นหน่วงเวลาถูกกำหนดเป็น j (w)= –wt ค่าของปัจจัยด้านคุณภาพที่เทียบเท่าถูกกำหนดโดยสูตร:

และมีจำนวน ถาม eq = pw 0 เสื้อ ล/(2ล.)

ความยาว ลจำกัดด้วยขนาดของโครงสร้างสารลดแรงตึงผิวและการลดพลังงานของสารลดแรงตึงผิวและไม่เกิน ล= 500ลิตร ; ดังนั้นปัจจัยด้านคุณภาพจึงเท่ากับ ถามสมการ » 10 3 .

การเปลี่ยนเวลาหน่วงของโครงสร้างสารลดแรงตึงผิวภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกใช้ในการวัดคอนเวอร์เตอร์ที่มีเอาต์พุตความถี่ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ

Dw/w 0 =–Dt/t 0

การเปลี่ยนแปลงของเวลาหน่วง t = แอล/ยูกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงความยาว ลและความเร็วเฟส u เท่ากับ

Dt/t= D LIL–DE ij /(2อีจ) + ดร./(2r)

การเปลี่ยนแปลงของเวลาหน่วงอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเสียรูปทางกลของโครงสร้างสารลดแรงตึงผิวภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ เมื่อโหลดพื้นผิวด้วยฟิล์มบาง (ความหนาของฟิล์ม ชม" < 0,1 l), при изменении зазора d между поверхностью распространения ПАВ и токопроводящим экраном (d < 1). ดังนั้น ตามโครงสร้างของสารลดแรงตึงผิว จึงสามารถสร้างคอนเวอร์เตอร์สำหรับการวัดปริมาณเชิงกล (Dt/t–สูงถึง 1%) อุณหภูมิ (Dt/t–สูงถึง 1%) การเคลื่อนตัวในระดับไมโคร สำหรับการชั่งน้ำหนักในระดับไมโครและศึกษาพารามิเตอร์ของฟิล์มบาง ( Dt/t–สูงถึง 10%) ด้วยระบบกระตุ้นแบบไม่สัมผัส ทรานสดิวเซอร์ SAW ยังสามารถใช้เพื่อวัดการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของ IDT ตัวใดตัวหนึ่งและนำไปสู่การเปลี่ยนแปลง ล.

อุปกรณ์ที่ใช้คลื่นเสียงพื้นผิวในระบบและวิธีการสื่อสาร

อ. บักดาซาเรียน

อุปกรณ์ที่ใช้คลื่นเสียงพื้นผิวในระบบและวิธีการสื่อสาร

การใช้อุปกรณ์อะคูสติกอิเล็กทรอนิกส์ (AED) กับคลื่นเสียงบนพื้นผิว (SAW) ในระบบและสื่อการสื่อสารต่างๆ ถือว่า:

• ตัวกรอง SAW และ SAW ที่สูญเสียต่ำในรูปแบบดูเพล็กซ์เซอร์, ตัวกรอง SAW IF, ตัวกรอง SAW, เครื่องสะท้อนเสียง SAW และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้า, SAW LZs สำหรับสถานีสมาชิกแอนะล็อกและดิจิทัลของระบบสื่อสารเคลื่อนที่ในมาตรฐาน CDMA, TDMA, WDMA และอื่น ๆ
• DLZ เกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิว; ตัวกรอง SAW Nyquist สำหรับ BS, RRL, RRS, HDTV, ทีวีเซลลูล่าร์และอินเตอร์แอคทีฟ;
• ตัวกรองช่อง SAW ที่สูญเสียต่ำ, ตัวกรอง IF SAW;
• โมดูลแยกสัญญาณนาฬิกา SAW สำหรับสายสื่อสารไฟเบอร์ออปติกในมาตรฐาน SDH, ATM, SONET; แท็กความถี่วิทยุบนสารลดแรงตึงผิวเพื่อระบุยานพาหนะและภาชนะบรรจุ

การแนะนำ

ในปัจจุบัน ในขั้นตอนสุดท้ายของอุปกรณ์รับส่งสัญญาณของระบบสื่อสารและวิธีการในช่วงความถี่ตั้งแต่ 1 MHz ถึง 10 GHz และสูงกว่า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชิงหน้าที่ (FED) และเหนือสิ่งอื่นใด ตัวกรองตามหลักการทางกายภาพต่างๆ ได้รับการออกแบบ ผลิต และใช้ : วิศวกรรมวิทยุที่ใช้วงจร LC แบบปรับได้ เพียโซอิเล็กทริก; อิเล็กทริก; แมกนีโตไฟฟ้าและอื่น ๆ

ในกรณีนี้ มีการใช้เทคโนโลยีที่หลากหลายเพื่อดำเนินงานโทรคมนาคมที่สำคัญที่สุดในช่วงที่พิจารณาโดยมีลักษณะที่ค่อนข้างยอมรับได้ - เพื่อแยกสัญญาณวิทยุที่มีประโยชน์และมีคุณภาพดีเพื่อวัตถุประสงค์ในการประมวลผลในภายหลังรวมถึงการใช้ UFE เพื่อรับบริการที่มีชื่อเสียง

ตัวกรองอินพุตและเครื่องดูเพล็กซ์เซอร์ประเภทที่ใช้สมัยใหม่ ได้แก่ :

• โมโนคริสตัลไลน์ควอตซ์และตัวกรองแทนทาลัม-ลิเธียม
• ตัวกรองคลื่นเสียงพื้นผิว
• ตัวกรอง LC;
• ตัวกรองอากาศสะท้อนอากาศ
• เครื่องสะท้อนกลับอากาศ - ชุดประกอบของตัวกรองสองตัวตัวหนึ่งสำหรับการส่งสัญญาณ (Tx) อีกตัวสำหรับการรับสัญญาณ (Rx) เชื่อมต่อกับเสาอากาศเดียวกัน
• ตัวกรองโคแอกเซียลเซรามิก
• ตัวกรองไมโครสตริปและสตริปไลน์
• ตัวกรองแบบตั้งโปรแกรมและแบบปรับได้

สิ่งสำคัญในขั้นตอนการออกแบบโหนดหรือบล็อกของระบบคือซอฟต์แวร์ของตัวเองซึ่งนอกเหนือจากการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยแล้ว ยังสร้างแบบจำลองตัวกรองและช่วยให้คุณค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับการดำเนินการของโหนด (บล็อก) ด้วย การบูรณาการฟังก์ชันเพิ่มเติม เช่น เครื่องหมุนเวียน ก๊อก อะแดปเตอร์ และโหลด

ระบบหลักที่สามารถใช้ตัวกรองที่ความถี่ตั้งแต่ไม่กี่ MHz ถึง 20 GHz มีดังต่อไปนี้: AMPS, Global System for Mobile Communications (GSM), NMT450 - 900 MHz, DECT, Code Division Multiple Access (CDMA), การสื่อสารเซลลูล่าร์แบบดิจิทัล ( DCS), การสื่อสารด้วยวิทยุโทรศัพท์ส่วนบุคคล (PCN), เครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย (LAN ไร้สาย), สถานีฐานเซลลูลาร์ (สถานีฐานเคลื่อนที่เซลลูลาร์) และวิทยุเคลื่อนที่ส่วนตัว (TETRA, PMR, UMTS...

ตัวกรองจะดำเนินการตามการเชื่อมต่อของตัวสะท้อนเสียงหลายตัว ในกรณีของเทคโนโลยีลดแรงตึงผิว สิ่งเหล่านี้สามารถเป็นอิเล็กโทรดที่ผลิตตามเงื่อนไขของการซิงโครไนซ์เสียงได้ ความท้าทายคือการหาประนีประนอมที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้ระหว่างจำนวนตัวสะท้อน แบนด์วิดท์ การสูญเสียการแทรก ระดับไตรสัญญาณ และการปฏิเสธพาสแบนด์

การเพิ่มจำนวนตัวสะท้อนจะทำให้การลดทอนและ/หรือแบนด์วิธดีขึ้น แต่จะสูญเสียมากขึ้น การเพิ่มจำนวนองค์ประกอบในตัวสะท้อนเสียงจะช่วยลดการสูญเสีย แต่จะเพิ่มขนาดของตัวกรอง

จากตัวกรองทุกประเภท ตัวกรองลดแรงตึงผิวมีความแตกต่างกันในแง่คุณลักษณะมากที่สุด สิ่งนี้อาจอธิบายระดับการผลิตที่ทันสมัยที่สุด - มากกว่า 8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2544 เป็นที่ทราบกันว่าตั้งแต่ปี 1997-1998 มีการพัฒนาอุปกรณ์อะคูสติกอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สารลดแรงตึงผิว (AED ที่ใช้สารลดแรงตึงผิว) มากกว่าพันชนิดต่อปี โดยมีปริมาณการผลิตมากกว่า 1,000 ล้านต่อปี ในโลกนี้มีบริษัทมากกว่า 60 แห่งที่เกี่ยวข้องกับการผลิตหรือการใช้อุปกรณ์ลดแรงตึงผิว

การประยุกต์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้สารลดแรงตึงผิวในระบบและวิธีการสื่อสาร

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้สารลดแรงตึงผิว - อะฮาล็อกหรือดิจิทัล

ก่อนที่จะหารือเกี่ยวกับการใช้งานที่เป็นไปได้ของอุปกรณ์ SAW ให้เราถามตัวเองด้วยคำถาม: AED คืออะไร - อุปกรณ์แอนะล็อกหรือดิจิทัล (แยก)

คำตอบสำหรับคำถามนี้เป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้ในการใช้งานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นส่วนใหญ่ ในความเข้าใจของเรา เครื่อง AED เป็นอุปกรณ์แอนะล็อก-ดิจิตอลแบบไฮบริด (รวมถึงอุปกรณ์ที่ถือว่าเป็นพาสซีฟ) เนื่องจากคลื่นเสียงบนพื้นผิวส่วนใหญ่ตื่นเต้นโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าตัวแปลงสัญญาณอินเตอร์ดิจิทัล (IDT) (ในการถอดความภาษาอังกฤษ Inter Digital Transducer, IDT) ( รูปที่ 1) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่อง (ดิจิทัล)

รูปที่ 1 โครงสร้างของสารลดแรงตึงผิวที่มี IDT บนพื้นผิวเพียโซอิเล็กทริก

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ดังแสดงในรูป แน่นอนว่า 1 สามารถถือเป็นอุปกรณ์อะนาล็อกแบบพาสซีฟได้เนื่องจากเป็นโครงสร้างฟิล์มโลหะที่สร้างขึ้นบนพื้นผิวของคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกซึ่งมีการกระตุ้นของสารลดแรงตึงผิวเกิดขึ้น (การแปลงสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าอินพุตเป็นสารลดแรงตึงผิว) การแพร่กระจายของ สารลดแรงตึงผิวและการรับสัญญาณ (การแปลงสารลดแรงตึงผิวเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า) . อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องของ IDT การสังเคราะห์ลักษณะสเปกตรัมของอุปกรณ์ดังกล่าวจึงดำเนินการโดยใช้วิธีดิจิทัล ตัวอย่างเช่น เมื่อสังเคราะห์คุณลักษณะสเปกตรัมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ SAW หน้าต่างเวลาของ Hamming, Dolph-Chebyshev, Lanczosy, Kaiser, Kaiser-Bessel และอื่น ๆ อีกมากมายถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่นเดียวกับอัลกอริทึม Remez ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในทฤษฎีของ ทำหน้าที่ด้วยสเปกตรัมจำกัด

อีกตัวอย่างดิจิทัลคือตัวกรอง SAW Nyquist สำหรับ Quadrature-Amplitude-Modulation (QAM) ของโมเด็มวิทยุดิจิทัล

อุปกรณ์ SAW ที่ทำงานบนฮาร์โมนิกความถี่พื้นฐาน

ลักษณะพื้นฐานของอุปกรณ์ SAW ที่กำหนดการใช้งานในระบบสื่อสารและวิธีการคือความถี่ในการทำงานและระดับการสูญเสียการแทรก เพื่อขยายช่วงความถี่ของเครื่อง AED พร้อมกับวิธีการทางเทคโนโลยี: การค้นหาและการสังเคราะห์วัสดุเพียโซอิเล็กทริกใหม่ด้วยความเร็วสูงของการแพร่กระจายของสารลดแรงตึงผิว การปรับปรุงอุปกรณ์เทคโนโลยีพิเศษและกระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตอุปกรณ์ลดแรงตึงผิว การใช้การกระตุ้นด้วยสารลดแรงตึงผิวที่ฮาร์โมนิกส์มีประสิทธิภาพ ของความถี่พื้นฐาน (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 ตัวเลือกสำหรับโครงสร้าง SAW ที่มี IDT สำหรับการทำงานที่ความถี่พื้นฐานและฮาร์โมนิกส์

ข้อดีของวิธีนี้มีดังนี้:

• ข้อกำหนดสำหรับขนาดขั้นต่ำจะลดลงอย่างน้อย 3.5 เท่าหรือมากกว่า ดังนั้นด้วยอุปกรณ์เทคโนโลยีชุดเดียวกัน ความถี่การทำงานของอุปกรณ์ลดแรงตึงผิวจะเพิ่มขึ้น 3.5 เท่าหรือมากกว่า
• จำนวนอิเล็กโทรด IDT จะลดลงตามจำนวนครั้งที่สอดคล้องกัน ดังนั้น ผลกระทบของผลกระทบรองที่เกี่ยวข้องกับการสะท้อนซ้ำของ SAW เป็นหลักจะลดลง ซึ่งจะลดการแกว่งในพาสแบนด์ของอุปกรณ์ SAW และปรับปรุงคุณลักษณะของฮาร์ดแวร์ดังกล่าวเป็น การรบกวนระหว่างสัญลักษณ์;
• ระดับคลื่นของร่างกายลดลง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของอุปกรณ์ดังกล่าวคือความเป็นไปได้ในการใช้ตัวเหนี่ยวนำ Q ต่ำหรือความสามารถในการใช้อุปกรณ์ SAW โดยไม่มีองค์ประกอบที่ตรงกัน ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการรวมตัวกรองเมื่อทำงานบนโหลดทั่วไป เช่นเดียวกับในกรณีของเครื่องสังเคราะห์ความถี่

เมื่อพัฒนา IDT ที่ฮาร์โมนิคของความถี่พื้นฐาน แทนที่จะสังเคราะห์เปลือกตอบสนองอิมพัลส์เรียบ กลับใช้วิธีการประมาณแบบทีละชิ้น การประมาณนี้ค่อนข้างแม่นยำเมื่อทำงานที่ฮาร์โมนิค 3, 5, 7 ในกรณีของการสังเคราะห์แถบความถี่แคบ (น้อยกว่า 2% สำหรับลิเธียมไนโอเบตและแทนทาเลต, น้อยกว่า 0.5% สำหรับฟิล์มควอตซ์และซิงค์ออกไซด์) ตัวกรองส่วนใหญ่ การออกแบบทั่วไปที่มี IDT แบบอะพอดไดซ์ ตัวแปลงที่มีการชั่งน้ำหนักอิเล็กโทรดแบบเก็บประจุ

งานนี้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกถึงความเป็นไปได้ในการใช้การกระตุ้น SAW ที่มีประสิทธิภาพที่ฮาร์โมนิกส์สำหรับการสังเคราะห์ตัวกรองแบนด์พาสและบรอดแบนด์

การจำแนกประเภทของอุปกรณ์ลดแรงตึงผิว

ตามการใช้งานที่เป็นไปได้และหลักการทำงาน อุปกรณ์ลดแรงตึงผิวสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มทั่วไป:

1. ตัวสะท้อนเสียงแบบพาสซีฟและตัวกรองตัวสะท้อนเสียง
2. อุปกรณ์แบบพาสซีฟที่มีการสูญเสียการแทรกต่ำ
3. อุปกรณ์แบบพาสซีฟที่ใช้ IDT แบบสองทิศทาง ไอดีทีเอส
4. อุปกรณ์ไม่เชิงเส้น

กลุ่มที่ 1: ดูเพล็กซ์ (ตั้งแต่ 1 ถึง 4 W) สำหรับสถานีสมาชิกของระบบสื่อสารเคลื่อนที่ ตัวกรอง RF สำหรับการสื่อสารระหว่างขั้นตอน ตัวกรองเรโซเนเตอร์สำหรับเพจเจอร์แบบทางเดียวและสองทาง เครื่องสะท้อนเสียงและตัวกรองเสียงสะท้อนสำหรับการดูแลฉุกเฉิน: บริการการแพทย์ฉุกเฉินและกระทรวงสถานการณ์ฉุกเฉิน เครื่องสะท้อนเสียงและตัวกรองเสียงสะท้อนสำหรับการระบุวิทยุของยานพาหนะ ตัวสะท้อนเสียงและตัวกรองเสียงสะท้อนสำหรับการล็อคและการป้องกันการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต อุปกรณ์ความถี่คงที่และวงจรออสซิลเลเตอร์แบบปรับได้

กลุ่ม 2: ตัวกรองที่มีการลดทอนการแทรกต่ำสำหรับขั้นตอนสุดท้ายของอุปกรณ์รับส่งสัญญาณของระบบและการสื่อสาร ตัวกรองความถี่กลาง (IF) การลดทอนการแทรกต่ำสำหรับระบบการสื่อสารและแอปพลิเคชัน เครื่องกำเนิดแบบเลือกความถี่มัลติโหมดสำหรับระบบบรอดแบนด์และการสื่อสารแบบใช้คู่ เส้นหน่วงเวลาการสูญเสียการแทรกต่ำสำหรับตัวรับความหลากหลายเวลาพลังงานต่ำ

กลุ่ม 3: ตัวกรอง Nyquist สำหรับโทรทัศน์ระบบดิจิทัลและการสื่อสารวิทยุดิจิทัล ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO) เส้นล่าช้า. เส้นหน่วงเวลากระจายสำหรับ ShPS เส้นหน่วงการกระจายสำหรับตัวแปลงความถี่ เส้นหน่วงเวลาสำหรับการแบ่งการเข้าถึงหลายรหัส - CDMA (Code-Division-Multiple-Access) เส้นหน่วงเวลาสำหรับการแบ่งเวลาของช่องสัญญาณที่มีการเข้าถึงหลายรายการ - TDMA (Time-Division-Multiple-Access) ตัวกรองสำหรับการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก (ตัวกรองการกู้คืนนาฬิกาสำหรับขั้นตอนรีพีทเตอร์คอมมิวนิเคชันของไฟเบอร์ออปติก)

กลุ่ม 4: คอนเวอร์เตอร์แบบซิงโครนัสและอะซิงโครนัสสำหรับระบบบรอดแบนด์และการสื่อสาร

สถานีเซลลูล่าร์แบบอะนาล็อก

ในรูป รูปที่ 3 แสดงเครื่องรับส่งสัญญาณอนาล็อก AMPS ที่มี SAW AED หกเครื่อง ดังที่เห็นได้จากภาพ อุปกรณ์ SAW ใช้สำหรับมอดูเลตความถี่ย่านความถี่แคบ ทำให้เกิดการเข้าถึงหลายส่วนด้วยความถี่ (FDMA) ดูเพล็กซ์เซอร์ที่มีพาสแบนด์ - ตัวกรอง 824–859 และ 869–894 MHz Tx และ Rx ให้การส่งและรับ 832 ช่องสัญญาณโดยมีระยะห่างช่อง 30 kHz

รูปที่ 3 แผนภาพบล็อกตัวรับส่งสัญญาณอนาล็อก AMPS

ตามกฎแล้วตัวกรองดูเพล็กซ์ถูกสร้างขึ้นบนคลื่นเสียงใกล้พื้นผิว (SAW) และมีการสูญเสียการแทรกต่ำที่ 1–2 เดซิเบล อุปกรณ์ลดแรงตึงผิวได้รับความพึงพอใจมากกว่าสารลดแรงตึงผิว เนื่องจากมีการเจาะเข้าไปในปริมาตรของท่อส่งเสียงมากกว่าสารลดแรงตึงผิว ซึ่งถูกกำหนดโดยการกระจายพลังงานของสถานีสมาชิกที่ 1-2 W

ตัวกรองตัวเลือกล่วงหน้า Rx#1 ต้องมี:

• การสูญเสียการแทรกต่ำน้อยกว่า 3 dB;
• แบนด์วิธที่เลือกสรรสูงเพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลด LNA สำหรับการติดตาม
• ช่วงไดนามิกประมาณ 120 dB

ตัวกรอง RX#2 ซึ่งสามารถสร้างบนสารลดแรงตึงผิวได้เช่นกัน ควรระงับฮาร์โมนิก สัญญาณรบกวนความถี่กระจก และเสียงของเครื่องขยายเสียง

ตัวกรองการส่งผ่าน Tx#1 จะต้องสามารถรองรับระดับพลังงานได้สูงถึง 30 dBm ตัวกรอง Tx#2 ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้สารลดแรงตึงผิวก็จำเป็นสำหรับการลดเสียงรบกวนเช่นกัน

นอกจากนี้ SAW ยังใช้ในออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO) ก่อนเครื่องผสม ในเครื่องสะท้อนเสียง และในตัวกรองความถี่กลาง (ตัวกรอง SAW IF)

เนื่องจากระยะห่างของช่องสัญญาณเพียง 30 kHz ความต้องการที่เพิ่มขึ้นจึงถูกวางไว้บนตัวกรอง IF SAW ในแง่ของการเลือกสรรและความเสถียรของอุณหภูมิ ตามกฎแล้ว ตัวกรองดังกล่าวถูกสร้างขึ้นบนซับสเตรตควอตซ์ ST-cut ที่มีความเสถียรต่ออุณหภูมิ ในรูปแบบของตัวสะท้อนเสียงสองทางที่เชื่อมต่อกันด้วยท่อนำคลื่น

สถานีมือถือสมาชิกดิจิตอล

ในรูป รูปที่ 4 แสดงสถานีเซลลูล่าร์สมาชิกดิจิทัลพื้นฐานของประเภท GSM (Global System for Mobile Communications) โดยใช้การมอดูเลตแบบแบ่งเฟส (การมอดูเลต Quadrature-phase (I-Q)) และมีอุปกรณ์ SAW มากถึงเจ็ด (!) วัตถุประสงค์ของตัวกรอง RF และออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO) ที่รวมอยู่ใน SAW นั้นเหมือนกับในเวอร์ชันอะนาล็อก (รูปที่ 3)

รูปที่ 4 แผนภาพบล็อกของสถานีฐานสมาชิกระบบดิจิตอล GSM

ตามมาตรฐานที่ยอมรับ สถานีเซลลูลาร์ของผู้สมัครสมาชิก GSM มีตัวกรอง Tx SAW ในช่วงความถี่ 890–915 MHz และตัวกรอง Rx SAW ในช่วง 925–960 MHz

ต่างจากเวอร์ชันอะนาล็อกที่แสดงในรูปที่ 1 3 ระบบสื่อสารเคลื่อนที่แบบดิจิทัลมีเพียง 124 ช่อง โดยมีผู้ใช้ 8 รายต่อช่อง โดยมีระยะห่างช่อง HF 1250 kHz

ฟิลเตอร์ Nyquist SAW

ในรูป รูปที่ 5 แสดงแผนภาพบล็อกของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุดิจิทัล QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ทั่วไป

รูปที่ 5 แผนภาพบล็อกของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุดิจิตอล QAM ทั่วไป

วัตถุประสงค์ของตัวกรอง SAW Nyquist คือเพื่อลดความผิดเพี้ยนของ IF ที่เกี่ยวข้องกับ ISI (Inter Symbol Interference)

เพื่อชดเชยการบิดเบือนสเปกตรัม ตัวกรอง SAW Nyquist IF ยังมีตัวกรอง X/(sinX) อีกด้วย

โปรดทราบว่าไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกรอง SAW Nyquist IF ในเครื่องส่งสัญญาณวิทยุดิจิทัลเท่านั้น ฟังก์ชั่น ISI ของตัวกรอง SAW Nyquist สามารถใช้ (กระจาย) ได้ทั้งในตัวส่งและตัวรับพร้อมกัน

ตัวกรองดูเพล็กเซอร์เสาอากาศขึ้นอยู่กับสารลดแรงตึงผิว

ในขั้นตอนสุดท้ายของอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ โดยหลักๆ แล้วจะเป็นอุปกรณ์ดูเพล็กซ์เซอร์เสาอากาศ ดังแสดงในรูปที่ 1 3 และรูปที่ 4 ขอแนะนำให้ใช้ตัวกรองตามคลื่นเสียงใกล้พื้นผิว (NSAW) (Leaky-SAW, LSAW) ตัวกรอง PPAS มีข้อดีเช่นเดียวกับอุปกรณ์ลดแรงตึงผิว:

• การสูญเสียการแทรกในระดับต่ำ - น้อยกว่า 3 dB สำหรับตัวกรอง Tx และ Rx (รูปที่ 3 และรูปที่ 4)
• การปราบปรามในระดับสูงในช่วงความถี่ร่วมกันของการรับและส่งสัญญาณวิทยุ
• กลีบข้างระดับต่ำ
• การปราบปรามสัญญาณสูงที่ความถี่กระจกและที่ความถี่ของฮาร์โมนิกที่ 2 และ 3 ลักษณะน้ำหนักและขนาดที่เล็กมาก

พวกเขาแตกต่างจากอุปกรณ์ลดแรงตึงผิวด้วยการกระจายพลังงานสูง (อย่างน้อย 1 W) ความสามารถในการผลิต (เนื่องจากข้อกำหนดสำหรับพื้นผิวของท่อเสียงลดลงเนื่องจากลักษณะการแพร่กระจายของสารลดแรงตึงผิวใกล้กับพื้นผิว) และช่วงความถี่ขยาย (เนื่องจาก ความเร็วของการแพร่กระจายของสารลดแรงตึงผิวจะสูงขึ้นเล็กน้อยสำหรับการตัดผลึกเพียโซอิเล็กทริกบางส่วน เช่น 42° Y-X LiTaO 3)

เครื่องสะท้อนเสียงอินพุตเดี่ยวที่แสดงในรูปที่ 1 สามารถใช้เป็นฐานองค์ประกอบสำหรับคลาสของอุปกรณ์ SAW ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา 6; รีโซเนเตอร์สองอินพุต สารลดแรงตึงผิวอิมพีแดนซ์หรือองค์ประกอบลดแรงตึงผิวที่จับพลังงาน ศึกษารายละเอียดใน

รูปที่ 6 ตัวเลือกสำหรับโครงสร้างของตัวสะท้อนเสียง SSAW อินพุตเดี่ยวเป็นองค์ประกอบอิมพีแดนซ์

จะเห็นได้ง่ายว่าตัวสะท้อนเสียงอินพุตเดี่ยว (รูปที่ 6) ก็เป็นองค์ประกอบอิมพีแดนซ์ (LCR) ที่มีการดักจับพลังงานและประกอบด้วย IDT แบบขยายหรือ IDT และองค์ประกอบการสะท้อนแสงแบบขยาย: อิเล็กโทรดหรือร่อง

ในรูป รูปที่ 7 แสดงแผนภาพบล็อกของดูเพล็กซ์เซอร์โดยใช้องค์ประกอบอิมพีแดนซ์ SAW 8 แสดงการตอบสนองความถี่

รูปที่ 7 แผนภาพบล็อกของดูเพล็กซ์เซอร์ที่มีองค์ประกอบความต้านทาน SAW

รูปที่ 8 การตอบสนองความถี่ของดูเพล็กซ์เซอร์ที่มีองค์ประกอบอิมพีแดนซ์ขึ้นอยู่กับสารลดแรงตึงผิว

ตัวกรอง SAW ความถี่กลางแบบ Wideband

ตัวกรอง SAW ระดับนี้ได้รับการวิจัยค่อนข้างดีและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบและการสื่อสารต่างๆ เป็นตัวอย่าง เราจะแสดงในรูป 9 การตอบสนองความถี่ของตัวกรอง SAW ย่านความถี่กว้าง (50%) ที่ความถี่กลาง 70 MHz สำหรับระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม INMARSAT-C ตามกฎแล้วตัวกรองดังกล่าวจะถูกนำมาใช้โดยมี IDT แบบเอียง (ที่มีมุมเอียงน้อยกว่า 7 องศา) มีความโดดเด่นด้วยพาสแบนด์ที่กว้างมาก (มากถึง 100%) การปราบปรามขนาดใหญ่ในแถบหยุด (มากกว่า 50 dB) ค่าสัมประสิทธิ์กำลังฉากสูง (1.1 หรือน้อยกว่าที่ระดับ 1 และ 40 dB) ระดับต่ำของการตอบสนองความถี่กระเพื่อมใน พาสแบนด์ (~ 0 .6 dB) และการตอบสนองเฟสเชิงเส้น (รูปที่ 9)

รูปที่ 9 การตอบสนองความถี่ของระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม SAW แบบบรอดแบนด์

เครื่องรับการแบ่งเวลาแบบไร้สาย

ลองเปรียบเทียบหลักการทำงานของระบบซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ที่กล่าวถึงข้างต้นและระบบแบ่งเวลาสำหรับการรับสัญญาณวิทยุโดยใช้อุปกรณ์ SAW ในรูป 10 แสดงบล็อกไดอะแกรมพื้นฐานที่ใช้ทั้งสองวิธี:

• superheterodyne (ตัวรับ superheterodyne แบบแปลงเดี่ยว);
• พร้อมตัวรับความหลากหลายเวลา

รูปที่ 10 แผนภาพบล็อกพื้นฐานของตัวรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ (a) และตัวรับการแบ่งเวลา (b)

ดังที่เห็นได้จากภาพ การรับการแบ่งเวลาไม่ได้ใช้ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่เพื่อลดการแปลงสัญญาณ แต่สัญญาณที่เป็นประโยชน์ที่แยกได้โดยตัวกรอง RF SAW จะเข้าสู่ระบบการแบ่งเวลา - SAW Delay Line เวลาในการแยกสัญญาณจะถูกควบคุมโดยเครื่องกำเนิดพัลส์ (Pulse Generator) ซึ่งจะเปิด/ปิดสลับกัน (P+/P-) แอมพลิฟายเออร์ที่อินพุตและเอาต์พุตของเส้นหน่วงเวลา การทำงานไม่พร้อมกันของเครื่องขยายสัญญาณ RF ช่วยลดการป้อนกลับที่ไม่พึงประสงค์และรับประกันความเสถียรของวงจร

การสูญเสียการแทรกต่ำ (น้อยกว่า ~3 dB) ของเส้นหน่วงเวลา RF SAW นั้นมาจากโครงสร้าง IDT ตัวอย่างเช่น ตัวแปลง SAW ทิศทางเดียวประเภท SPUDT (ตัวแปลงสัญญาณทิศทางเดียวเฟสเดียว) สิ่งนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อนำตัวอย่างหลายร้อยตัวอย่างไปไว้ในบิตข้อมูลที่เข้ามา เวลาหน่วงลักษณะเฉพาะคือ ~0.5 μs สัญญาณเกตจะถูกลบออกจากสัญญาณที่ต้องการในขั้นตอนการตรวจจับ คุณภาพของสัญญาณที่ประมวลผลที่ได้รับจากการแบ่งเวลาเทียบได้กับคุณภาพที่ได้รับจากเทคนิคซูเปอร์เฮเทอโรไดน์แบบแปลงเดี่ยว ต่อไปนี้เป็นคุณลักษณะบางประการที่นำมาใช้ใน:

• ความถี่กลางตั้งแต่ 180 ถึง 450 MHz;
• ความไว 100 dBm ที่อัตราการส่งข้อมูล 1.0 Kbps;
• แบนด์วิธ RF ขั้นต่ำ 500 kHz;
• การใช้พลังงานต่ำมาก

ดังนั้น สถาปัตยกรรมเครื่องรับที่กล่าวถึงในที่นี้จึงให้ความไวสูงและใช้พลังงานต่ำมาก สำหรับความถี่ในการทำงานสามารถเพิ่มเป็น 2–2.5 GHz

โครงข่ายใยแก้วนำแสงและสายสื่อสาร

โมดูลการแยกสัญญาณนาฬิกา SAW สามารถนำไปใช้ในระบบและการสื่อสารต่างๆ ได้สำเร็จ ตัวอย่างหนึ่งของการใช้งานคือวงจรกำเนิดใหม่แบบดิจิทัลสำหรับสายสื่อสารไฟเบอร์ออปติก (FOCL) ที่ทำงานในมาตรฐาน ATM (โหมดการถ่ายโอนแบบ Asynschronous) / SONET (เครือข่ายออปติคัลแบบซิงโครนัส) / SDH (ลำดับชั้นแบบดิจิทัลแบบซิงโครนัส) ดังแสดงในรูป สิบเอ็ด

รูปที่ 11 บล็อกไดอะแกรมของรีเจนเนอเรเตอร์สำหรับลิงก์ไฟเบอร์ออปติกในมาตรฐาน ATM

อัตราข้อผิดพลาดแบบองค์ประกอบต่อองค์ประกอบ BER (Bit-Error-Rate) ในรีพีตเตอร์แต่ละตัวมีค่าน้อยกว่า 10 -11 พร้อมความน่าเชื่อถือที่ดีและอายุการใช้งานที่ยาวนาน ขึ้นอยู่กับความเร็วของวิธีการส่งสัญญาณแบบซิงโครนัส (STM) ของลิงค์ไฟเบอร์ออปติกที่ใช้ ความถี่กลาง fb ของตัวกรอง SAW จะถูกเลือก ดังนั้น ความเร็ว 155.52 Mb/s (STM-1), 622.08 Mb/s (STM-4) และ 2488.32 Mb/s (STM-16) สอดคล้องกับความถี่กลาง f b = 155.52, 622.08 และ 2488.32 MHz ปัจจัยด้านคุณภาพที่มีประสิทธิผล Qs ของตัวกรอง SAW ตามขวางดังกล่าวอยู่ในช่วงประมาณ 700 ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องมีการแกว่งที่น้อยมากในแถบความถี่ของตัวกรองและความเป็นเส้นตรงสูงของคุณลักษณะความถี่เฟส คุณลักษณะดังกล่าวสามารถทำได้โดยอุปกรณ์ SAW ที่ทำงานที่ความถี่พื้นฐานของการซิงโครไนซ์เสียงและทำบนพื้นผิวของเพียโซอิเล็กทริกที่มีความเสถียรสูง เช่น ST-ควอตซ์ หรือใช้โครงสร้างหลายชั้นแบบฟิล์มบางของ “ซิลิคอนไดออกไซด์ - ซิงค์ออกไซด์ - เพชร- เช่นฟิล์ม-ชนิดซิลิกอน” ที่ความถี่สูง - 1.5–2 GHz และสูงกว่า ในบางกรณี ขอแนะนำให้ใช้ IDT ที่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพที่ฮาร์โมนิกที่ 3 และ 5 ของความถี่พื้นฐาน ในรูป รูปที่ 12 แสดงการตอบสนองความถี่ของอุปกรณ์ SAW ดังกล่าวที่ความถี่ 2.488 GHz

รูปที่ 12 การตอบสนองความถี่ของ SAW ที่ความถี่ 2.488 GHz

ในรูป รูปที่ 13 แสดงบล็อกไดอะแกรมของเครื่องกำเนิดใหม่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสายไฟเบอร์ออปติกโดยใช้การปรับ NRZ (Non-Return-To-Zero) (หรืออีกนัยหนึ่งคือวงจรของโมดูลแยกสัญญาณนาฬิกา SAW แสดงในรูปที่ 11 ). ส่วนหนึ่งของสัญญาณไฟฟ้าที่ตรวจพบจะเข้าสู่วงจรซิงโครไนซ์ NRZ โดยที่สัญญาณนาฬิกาจะถูกสร้างขึ้นที่ความถี่ f b เนื่องจากสเปกตรัมของสัญญาณ NRZ มีศูนย์ที่ความถี่ f b และสูงสุดที่ f b /2 ดังต่อไปนี้จากแผนภาพในรูป 13 ส่วนหนึ่งของสัญญาณที่ตรวจพบจะถูกกรองล่วงหน้าที่จุดสูงสุดของสเปกตรัมที่ความถี่ f b /2 จากนั้นสัญญาณเอาต์พุตที่กรองนี้หลังจากอุปกรณ์เพิ่มความถี่เป็นสองเท่าถูกป้อนเข้ากับอินพุต SAW ของโมดูลแยกสัญญาณนาฬิกาด้วยความถี่กลาง ฉ โอ = ฉ ข .

รูปที่ 13 บล็อกไดอะแกรมของเครื่องกำเนิดใหม่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสายไฟเบอร์ออปติก

ควรสังเกตว่าเพื่อจุดประสงค์ในการจัดวางที่ดีและลดน้ำหนักและลักษณะขนาด โมดูล SAW และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่แสดงในรูปที่ 1 13 สามารถใช้เป็นวงจรรวมไฮบริดเดี่ยวได้

การระบุวิทยุโดยใช้อุปกรณ์ SAW

แท็กความถี่วิทยุ SAW ใช้เพื่อระบุกระเป๋าเดินทางหรือยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์และตู้คอนเทนเนอร์ที่หลากหลาย

รูปแบบการตรวจสอบ SAW (รูปที่ 14) ทำงานดังนี้ เครื่องส่งจะส่งพัลส์สัญญาณวิทยุความถี่สูง (เช่น 1000 MHz) ไปยังแท็ก SAW RF บนผลิตภัณฑ์ที่ต้องการระบุ แท็กความถี่วิทยุ SAW เป็นองค์ประกอบแบบพาสซีฟในรูปแบบของตัวแปลงสัญญาณอินเตอร์ดิจิตัลแบบเข้ารหัส (IDT) ของคลื่นเสียงบนพื้นผิว ในกรณีนี้ คุณสามารถเลือกรหัสเฉพาะที่สอดคล้องกับผลิตภัณฑ์นี้เท่านั้น สำหรับความลึกบิตเท่าใดก็ได้ (เช่น 128 บิต)

รูปที่ 14 แผนภาพบล็อกของอุปกรณ์ตรวจสอบสารลดแรงตึงผิว

ในรูป รูปที่ 15 แสดงโทโพโลยีของแท็กความถี่วิทยุ SAW ที่ขยายใหญ่ขึ้น 100 เท่า IDT ใช้รหัสไบนารี่ 110011011 เครื่องส่งพัลส์ (รูปที่ 14) จะส่งพัลส์โพล หลังจากเวลาหน่วง SAW สั้นๆ (~0.1 µs) IDT จะแผ่รังสี 110011011 ที่เข้ารหัสไว้อีกครั้ง ซึ่งจากนั้นจะถูกตรวจพบโดยอุปกรณ์รับสัญญาณวิทยุ เช่น เครื่องรับการเข้าถึงระบบการแบ่งเวลาและวงจรเครื่องตรวจจับเฟส (รูปที่ 10) ควรสังเกตว่าเพื่อการระบุวัตถุที่เชื่อถือได้ จำเป็นที่เวลาการแพร่กระจายสัญญาณระหว่างเครื่องส่งสัญญาณและแท็ก SAW จะมากกว่าความลึกบิตของรหัส IDT

รูปที่ 15. โทโพโลยีของแท็ก SAW RF

แท็กความถี่วิทยุ SAW มีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับบาร์โค้ดแบบออปติคอล โดยหลักแล้วมีขนาดเล็ก ทำให้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจจับด้วยสายตา เช่นเดียวกับการซ่อนตัว เนื่องจากสามารถวางอยู่ภายในคอนเทนเนอร์สำหรับการขนส่งได้

บทสรุป

ตัวอย่างที่ให้ไว้แสดงตัวเลือกที่หลากหลายสำหรับการใช้อุปกรณ์ AED กับระบบสารลดแรงตึงผิวและการสื่อสาร การปรับปรุงคุณลักษณะ - ช่วงความถี่ในการทำงาน, การสูญเสียการแทรก, การระงับสัญญาณในแถบหยุด, การหน่วงเวลาของกลุ่มไม่เท่ากัน, น้ำหนัก, ขนาดและต้นทุน - และความสามารถในการผลิตที่เพิ่มขึ้นในการผลิตเกิดขึ้นในทิศทางต่อไปนี้:

• การถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไปยังวัสดุเพียโซอิเล็กทริกใหม่ - ลิเธียมเตตราบอเรตและแลงกาไซต์
• การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อให้ได้โครงสร้างแบบอินทิกรัลเลเยอร์สำหรับเครื่อง AED ไมโครเวฟบนเครื่องสะท้อนเสียงโดยใช้คลื่นเสียงจำนวนมาก (BAW)
• การพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตโครงสร้างฟิล์มชดเชยอุณหภูมิโดยใช้เพียโซคริสตัลที่มีค่าสัมประสิทธิ์คัปปลิ้งทางไฟฟ้าเครื่องกลสูงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้สารลดแรงตึงผิว
• การเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีการรับโครงสร้างโทโพโลยีระดับซับไมครอนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยใช้การพิมพ์หินแบบฉายภาพ
• การพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตโครงสร้างแบบชั้นรวมโดยใช้ฟิล์มคล้ายเพชร (DLF) สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้สารลดแรงตึงผิว
• การพัฒนากระบวนการทางเทคโนโลยีมาตรฐานสำหรับการผลิตโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
• การพัฒนาวิธีการออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยโดยใช้เทคโนโลยีใหม่
• การพัฒนาเครื่อง AED รุ่นใหม่: แบนด์พาส แนร์โรว์แบนด์ ไวด์แบนด์ อิมพีแดนซ์ ถ่วงน้ำหนัก รอยบาก ตัวกรองหลายช่อง ตัวกรองสำหรับตัวประมวลผลฟูริเยร์แบบขนาน ตัวกรองความถี่กลาง เครื่องสะท้อนเสียง ตัวกรองการบีบอัด เส้นดีเลย์ เส้นดีเลย์การกระจาย และอื่นๆ ที่ใช้เทคโนโลยีและวิธีการใหม่

การใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เจเนอเรชั่นใหม่จะทำให้สามารถปรับอุปกรณ์ที่มีอยู่ให้เข้ากับความต้องการที่ทันสมัยของตลาดในประเทศและโลกได้

ดังนั้นขอบเขตการใช้งานของอุปกรณ์ลดแรงตึงผิวที่พัฒนาขึ้นนั้นเกือบทั้งหมดเป็นระบบและอุปกรณ์ที่มีแนวโน้มสำหรับการส่งและประมวลผลข้อมูลของคนรุ่นใหม่: สายสื่อสารมือถือ, ดาวเทียม, โทรโพสเฟียริกและรีเลย์วิทยุ, ดาวเทียม, เคเบิล, ดิจิตอล, โทรทัศน์เซลลูล่าร์และ High- โทรทัศน์ความคมชัด

วรรณกรรม

1. Rabiner L., Gould B. ทฤษฎีและการประยุกต์ใช้การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล อ.: มีร์ 2521. 848 หน้า
2. Morgan D. อุปกรณ์ประมวลผลสัญญาณโดยใช้คลื่นเสียงบนพื้นผิว อ.: วิทยุและการสื่อสาร, 2533. 415 น.
3. บักดาซารยัน เอ.เอส., กมิตา เอ.เอ็ม. การสังเคราะห์ตัวกรองย่านความถี่แคบโดยใช้การกระตุ้น SAW ที่มีประสิทธิผลที่ฮาร์มอนิกที่ห้า การดำเนินการของ MIPT, 1977.
4. บักดาซาเรียน เอ.เอส. และอื่นๆ การดำเนินการของการประชุม X All-Union เกี่ยวกับ Acoustoelectronics และ Quantum Acoustics พัดลม. ทาชเคนต์ 2521 หน้า 189.
5. Smith W.R. พื้นฐานของทรานสดิวเซอร์อินเตอร์ดิจิทัล SAW ในเจ.เอช. Collins และ L. Masotti (บรรณาธิการ) การออกแบบอุปกรณ์คลื่นเสียงพื้นผิวโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย เอลส์เวียร์: นิวยอร์ก, 1976.
6. Smith W.R. และ Pedler W.F. การวิเคราะห์แบบจำลองวงจรความถี่ฮาร์มอนิกขั้นพื้นฐานของทรานสดิวเซอร์อินเตอร์ดิจิทัลที่มีอัตราส่วนการทำให้เป็นโลหะตามอำเภอใจและลำดับขั้ว ธุรกรรม IEEE เกี่ยวกับทฤษฎีและเทคนิคไมโครเวฟ พฤศจิกายน 2518. ฉบับ. มทท-23. ป. 853–864.
7. Bagdasaryan A.S., Karapetyan G.Ya. กรองตามตัวแปลงลดแรงตึงผิวอินเตอร์ดิจิทัลแบบขั้นบันได วิศวกรรมวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ พ.ศ. 2532 ต. XXXIV ลำดับที่ 5 หน้า 1104–1107
8. Bagdasaryan A.S. , Dneprovsky V.G. , Karapetyan G.Ya. , Nesterovskaya V.Yu. , Perevoshchikova T.V. ตัวกรอง SAW พร้อมตัวแปลงอินเตอร์ดิจิตอลสามเฟส บทคัดย่อรายงานของการประชุม XIV All-Union เกี่ยวกับ Acoustoelectronics และ Physical Acoustics ของของแข็ง คีชีเนา 1989 ตอนที่ 1 หน้า 182–183
9. Gulyaev Yu.V., Bagdasaryan A.S., Kmita A.M. Acoustic Surface Wafe Transducer และตัวกรองที่สร้างขึ้นรอบๆ ทรานสดิวเซอร์นี้ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 4,162,415 สิทธิบัตรสหราชอาณาจักร 2 003 689 B. Republique Francaise Brevet D Invention 78 21723. Deutsches Patentschrift DE 2831584 C2. สิทธิบัตรญี่ปุ่น 1282169
10. Gulyaev Yu.V., Kmita A.M., Bagdasaryan A.S. ทรานสดิวเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิวพร้อมการชั่งน้ำหนักอิเล็กโทรดแบบคาปาซิทีฟ จดหมายถึง ZhTF ปัญหา 11. ต. 5. 1 1979.
11. Bagdasaryan A.S., Karapetyan G.Ya. ตัวกรองความต้านทาน SAW อ.: สำนักพิมพ์. โครงการการศึกษานานาชาติ พ.ศ. 2541
12. รูบี้ อาร์.ซี. และคณะ เครื่องสะท้อนเสียงอะคูสติกแบบคลื่นจำนวนมากแบบฟิล์มบาง (FBAR) สำหรับการใช้งานแบบไร้สาย การประชุมวิชาการอัลตราโซนิกนานาชาติ IEEE แอตแลนตา สหรัฐอเมริกา. 8. 2544.
13. บักดาซาเรียน เอ.เอส. ตัวกรอง SAW ความต้านทานสำหรับระบบการสื่อสารเคลื่อนที่ ระบบและวิธีการสื่อสาร โทรทัศน์ และวิทยุกระจายเสียง ม.ฉบับ. 1. 1998.
14. Bagdasaryan A.S., Burdi A.I., Gromov S.S. วิธีการทางเทคนิคในการระบุยานพาหนะโดยใช้อุปกรณ์อะคูสติกอิเล็กทรอนิกส์ ระบบและวิธีการสื่อสาร โทรทัศน์ และวิทยุกระจายเสียง ม.ฉบับ. 1. 2000.
15. Colin K. Campbell อุปกรณ์ Surface Acoustic Wave สำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่และไร้สาย สำนักพิมพ์วิชาการ: บอสตัน 1633 น. (หมายเลข ISBN 0-12-157340-0)
16. Endoh G., Ueda M., Kawachi O. และ Fujiwara Y. ฟิลเตอร์ SAW ชนิดสมดุลประสิทธิภาพสูงในช่วง 900 MHz และ 1.9 GHz การดำเนินการของการประชุมสัมมนา IEEE Ultrasonics Symposium ปี 1997 ฉบับที่ 1. หน้า 41–44.
17. ฮาร์ทมันน์ ซี.เอส. การใช้งานอุปกรณ์ SAW ในปริมาณมากในอนาคต การดำเนินการของการประชุมสัมมนา IEEE Ultrasonics Symposium ปี 1985 2528. ฉบับ. 1. หน้า 64–73.
18. Campbell Colin K. การประยุกต์อุปกรณ์อะคูสติกพื้นผิวและอุปกรณ์คลื่นเสียงตื้นจำนวนมาก ตุลาคม 2532 การดำเนินการของ IEEE