Способ измерения скорости поверхностных акустических волн

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений . В устройстве, реализующем способ измерения скорости, устанавливают излучающий 4 и приемные встречно-штыревые 5 и 6 преобразователи на расстояниях , удовлетворяющих условию:С(2т+ + l)N/2(N-H)-d л L (2m-i- l)(N+2)/ /2(N+l) d при m :(N-)/2, где m - целые числа; N - число пар штырей встречно-штыревых преобразователей; d - период встречно-штыревого преобразователя , а L разность расстояний от излучающего преобразователя до двух приемных преобразователей. Возбуждают излучакяций встречно-штыревой преобразователь 4 в диапазоне частот if, удовлетворяющем неравенству: f(1- ) -с af f(l + l/N), где f - центральная частота излучающего встречно-штыревого преобразователя; N -число пар штырей встречно-щтыревых преобразователей . Определяют минимальное значение сигнала, полученного путем сложения принятых приемными встречнощтыревыми преобразователями 5 и 6 сигналов. Измеряют частотомером 3 частоту , соответствующую минимальному значению суммарного сигнала, по которой с учетом разностиД L от излучакщего преобразователя 4 до двух приемных встречно-штыревых преобраэова- .телей 5 и 6 определяют искомый параметр . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51)4 С 01 Н 5/00!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ к двторСК0М СаиДЕтяльСтвм (21) 3969912/25-28 (22) 25.10.85 (46) 23.03.87. Бюл. У ll (72) Ю.В.Бельский и В,Г.Сорокин (53) 534.32 1.9(088.8) (56) Appl. Phys. Letts, 1973, v.22, Na 10, h.482, 483. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений. В устройстве, реализующем способ измерения скорости, устанавливают излучающий 4 и приемные встречно-штыревые 5 и 6 преобразователи на расстояниях, удовлетворяющих условию. t(2ш+

+1)N/2(0+1)).d < а L (((2m+ 1) (N+2)/

/2(N+1)j ° d npu m + (N-1)/2, где m— целые числа; N — число пар штырей встречно-штыревых преобразователей;

d — - период встречно-штыревого преобраэователя,Д L разность расстояний от излучающего преобразователя до двух приемных преобразователей. Возбуждают излучающий встречно-штыревой преобразователь 4 в диапазоне частот af, удовлетворяющем неравенству: f,(l

1/N) c a f < f (1+1/N), где f — цен. тральная частота излучающего встречно-штыревого преобразователя; N -число пар штырей встречно-штыревых преобразователей. Определяют минимальное значение сигнала, полученного путем сложения принятых приемными встречноштыревыми преобразователями 5 и б сигналов. Измеряют частотомером 3 час" тоту, соответствующую минимальному значению суммарного сигнала, по которой с учетом раэностиД L от излуча" ющего преобразователя 4 до двух при:емных встречно-штыревых преобразова.телей 5 и 6 определяют искомый параметр. ил.

1298549

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости поверхностных акустических воли.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем определения фазовой скорости поверхностных акустических волн.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ измерения скорости поверхностных акустических волн.

Устройство, реализующее способ измерения скорости поверхностных акустических волн, содержит блок 1 исследования амплитудно-частотной ха!

5 рактеристики с генератором (не показан) и с анализатором спектра (не показан), последовательно соединенные переключатель 2, вход которого соеди1 нен с генератором блока 1 исследования амплитудно-частотной характеристики, и частотомер 3, излучающий встречно-штыревой преобразователь 4, соединенный с вторым выходом переключателя 2, два приемных встречноштыревых преобразователя (ВШП) 5 и 6, сумматор 7, входы которого соединены с выходами приемных встречно-штыревых преобразователей (ВШП) 5 и 6, а выход — c входом блока 1 исследования амплитудно-частотной характеристики. Предусмотрена установка встречно-штыревых преобразователей 4 — 6 на поверхности контролируемого изделия 8.

Устройство, реализующее способ из- мерения скорости поверхностных акустических волн (ПАВ),,работает .следующим образом.

Сигнал с генератора блока 1 иссле40 дон ания амплитудно-часто тной харак теристики подается на вход переключателя 2, с выхода которого сигнал подается на излучающий встречно-штыревой преобразователь 4. Принятые приемными встречно-штыревыми преобразо45 вателями 5 и 6 поверхностные акустические волны (ПАВ) суммируются в сумматоре 7 и подаются на блок 1 исследования амплитудно-частотной характеристики, меняя частоту генератора блока 1 исследования амплитудно-частотной характеристики в диапазоне частот

f (1-1/N) (à f с f, (1+1/N), 55 где Š— центральная частота излучающего встречно-штыревого преобразователя;

И вЂ” число пар штырей встречноштыревых преобразователей, определяют минимальное значение суммарного сигнала.

Переключают переключатель 2 и подают сигнал на частотомер 3, который фиксирует частоту f, соответствующую минимальному значению суммарного сигнала, по которой с учетом разности aL расстояний от излучающего преобразователя 4 до двух приемных преобразователей 6 и 5 определяют-искомый параметр по формуле

2ь!. f м

II

2m+1 где m — - номер минимума (целые числа).

Причем разность расстояний a,L от излучающего преобразователя 4 до двух приемных встречно-штыревых преобразователей 5 и 6 определяется из соотношения (2m+1) N à à (2m+1)(N+2)

2 (N+I ) 2 (N+ 1) при

N — 1 ш

2 (2) где m — целые числа;

N — число пар штырей встречноштыревых преобразователей;

d — период встречно-штыревого преобразователя.

Известно, что на центральной частоте f,, при которой длина волны и

ПАВ равна периоду d BIIHI, преобразователь работает наиболее эффективно.

Эта частота определяется скоростью распространения ПАВ U и пространственным периодом d ВШП

f о (!) о,!

Известно, что полоса f пропускания ВШП, определенная по нулям глав— ного лепестка, равна

2f и q

N где Н вЂ” число пар штырей в ВШП.

Можно показать, что

f = -- --- - m=0 2... (3)

7р(ш+1 /21

ТФ э э

Главной задачей при нахождении фазовой скорости Uy ПАВ является точное определение порядкового номера частоты Е, при которой наблюдается минимум сигнала. Выбрав ьЬ, мы добьемся того, что внутри главного лепестка частотной зависимости амплитуды, возбуждаемой ПАВ, будет находиться лишь один единственный минимум.

)298549 (9) (m+ l /2) ° d

2 т.е.

N-1

>и - 2 () 0) 10 главного б) чт ду миним главного

Подста чим

20 (m+1/2)d

1+1/Й

25 но

40

N-1 где тп

N-l

Докажем последнее утверждение.

Для того, чтобы внутри главного лепестка частотной зависимости амплитуды ПАВ был лишь один минимум f необходимо:

И af а) Š— -- (f c f +-- (4) о 2 > 2 (1 -) с af c f (l+-) 1 1 о о .Я т.е. чтобы m-й минимум попал внутрь лепестка; обы частотные расстояния межумами было не меньше ширины лепестка 15 пй„) af (5) вив (2) и (3) в (4), полу(1-1/N) < (тп / с f (1+1/N) и, учитывая (1) (тп+1 /2) d с a.L с — — — -- — —, (6) 1 — 1/N

1+ l /N 2 (N+1) (2тп+12Нс1+(2ш+12т1- (2ш+1 >:1

2 (1+1) (2ш 1 11+1 т1-(2m+))d (/2

2 (N+1) 2m+ l

2 (0+1) Аналогично (m+1 /2) и 2m+1

= (тп+1 /2) d+ — d

1-1 /N 2 (N+1) т.е. (6) можно переписать в виде

2тп+1 1 (m+1/2 — — — — > d c aL c d (m+1/2

2 (N+))ç

ЕЮ+1 1.

2 (N+) ) (Л (2тп+1 ) N (2т->-1) (N+2) — — -)-- d((п - - — — — (— -) а

2 (N+1) 2 (0+1) m — целое число;

N — число пар штырей.

Из (3) следует, что частотное расстояние между минимумами равно

V (8) подставив (8) . и (2) в (з), получим

V 2f, V N — + — => aL = - —

aL N и с учетом того, что скорость, длина волны,и ее частота связаны соотношением Ч, = il/f,, и того, что на частоте f /l =d, имеем

Nd пЬ

2 если учесть в (9) требования (7), (9) можно практически переписать в виде

Формула изобретения

Способ измерения скорости поверхностных акустических волн, заключающийся в том, что излучающим встречноштыревым преобразователем возбуждают в контролируемом изделии поверхностные акустические волны, принимают последние двумя приемными встречно-штыревыми преобразователями, расположенными на разных расстояниях от излучающего встречно-штыревого преобразователя, суммируют принятые преобразователями сигналы и регистрируют амплитуду суммарного сигнала, изменяют частоты возбуждаемых поверхностных акустических волн, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют частоту возбужденных поверхностных волн, соответствующую минимуму амплитуды суммарного сигнала, по которой с учетом разности расстояний от излучающего до двух приемных встречно-штыревых преобразователей определяют искомый параметр, причем возбуждение поверхностных волн осуществляют в диапазоне частот (l-l/N) с f (f (1+1/Я)

rpe f, — центральная частота излучающего встречно-штыревого преобразователя;, N — число пар штырей встречноштыревых преобразователей, а разность aL расстояний от излучающего до двух приемных встречноштыревых преобразователей выбирают из условия (2ш+Щ д с с ЯЕ+- 1 Я+22. d

2 (N+ l ) 2 (N+ l ) при где m — - целые числа;

Б — число пар штырей встречноштыревых преобразователей;

d — период встречно-штыревых преобразователей.