Поверхневі акустичні хвилі

Содержание

Слайд 2

ПАХ Релея в ізотропному і анізотропному середовищах Для ПАХ Релея в

ПАХ Релея в ізотропному і анізотропному середовищах

Для ПАХ Релея в напівобмеженому

п’єзоелектрику вихідною є система рівнянь з закону Гука, другого закону Ньютона та матеріального співвідношення:

 

 

Слайд 3

ПАХ Релея в ізотропному і анізотропному середовищах

ПАХ Релея в ізотропному і анізотропному середовищах

 

 

Слайд 4

Поширення ПАХ Релеєвського типу в тонких шарах Електричне закорочення вільної поверхні

Поширення ПАХ Релеєвського типу в тонких шарах

Електричне закорочення вільної поверхні акустичного

кристалу – один з методів керування властивостями АХ. Розглянемо вплив на характеристики ПАХ поверхні акустичного кристалу шляхом нанесення однорідного ізотропного шару.

 

Слайд 5

Дисперсія ПАХ у структурі тонкого шару ZnO

Дисперсія ПАХ у структурі тонкого шару ZnO

 

Слайд 6

Дисперсія ПАХ у структурі тонкого шару ZnO

Дисперсія ПАХ у структурі тонкого шару ZnO

 

Слайд 7

Відбиття поверхневих АХ До цього часу середовище поширення ПАХ вважалось необмеженим

Відбиття поверхневих АХ

До цього часу середовище поширення ПАХ вважалось необмеженим як

в напрямку поширення, так і в перпендикулярному до нього напрямку. Одначе, всі прилади мають обмежені розміри, тому для практики є важливими випадки:
відбиття АХ від розриву поверхні
дифракційні явища (через обмежений поперечний розмір пучку хвиль)
Слайд 8

Відбиття ПАХ від розриву поверхні Кут 90 кут 270 сходинка крива

Відбиття ПАХ від розриву поверхні

Кут 90 кут 270 сходинка

крива 1

відповідає хвилі, що пройшла як поверхнева по перешкоді (пряма ПАХ)
крива 2 відповідає хвилі, яка перетворилась у об’ємні хвилі та випроменилась вглиб кристалу (сягає 83%).
крива 3 відповідає хвилі, яка відбилася як поверхнева від верхньої частини сходинки
Слайд 9

Диференційні явища при поширенні ПАХ

Диференційні явища при поширенні ПАХ

 

Слайд 10

Енергетичні співвідношення для акустичних хвиль

Енергетичні співвідношення для акустичних хвиль

 

Слайд 11

Енергетичні співвідношення для акустичних хвиль

Енергетичні співвідношення для акустичних хвиль

 

 

Слайд 12

Феноменологічний опис поглинання АХ

Феноменологічний опис поглинання АХ

 

Слайд 13

Феноменологічний опис поглинання АХ температурна залежність втрат енергіїї ПАХ при на

Феноменологічний опис поглинання АХ

 

температурна залежність втрат енергіїї ПАХ при на різних

частотах в найбільш популярних акустичних кристалах – кварцу та ніобату літію

частотна залежність поглинання ПАХ в цих же кристалах на одиницю часу затримки при кімнатній температурі

Слайд 14

Хвилі Лемба Поширюються в пластині твердого тіла з вільними границями, зміщення

Хвилі Лемба

 

Поширюються в пластині твердого тіла з вільними границями, зміщення вузлів

кристалічної гратки в відбуваються як напрямку поширення хвилі, так і перпендикулярно до нього.
Слайд 15

Хвилі Гуляєва-Блюстейна

Хвилі Гуляєва-Блюстейна

 

 

Слайд 16

Хвилі Стоунлі Розподіл повздовжніх та поперечних зміщень хвилі Стоунлі, яка поширюється

Хвилі Стоунлі

 

 

Розподіл повздовжніх та поперечних зміщень хвилі Стоунлі, яка поширюється межею

поділу шарів алюмінію та вольфраму. Практичний інтерес хвилі Стоунлі мають з причини можливості їх використання в приладах, де поверхня поділу не зазнає впливу атмосфери.
Слайд 17

Хвилі Лява Поширюються в структурі напівнескінченне середовище тонка плівка (пластина). Це

Хвилі Лява

Поширюються в структурі напівнескінченне середовище тонка плівка (пластина). Це хвилі

з горизонтальною поляризацією, вузли кристалічної гратки зміщуються перпендикулярно до хвильового вектора та паралельно площині поділу.

 

зміна за товщиною амплітуди різних мод хвиль Лява (плівка кварцу на підкладці кремнію): на заданій частоті, проникнення хвилі в підкладку збільшується із збільшенням номеру моди.

з ростом частоти збільшується частка енергії, що поширюється в плівці: на низьких частотах хвиля Лява являє собою типову ПАХ, на високих - ПАХ-ОАХ

Слайд 18

Ультразвукова локація Ультразвукова локація - виявлення та дослідження об’єктів шляхом аналізу

Ультразвукова локація

Ультразвукова локація - виявлення та дослідження об’єктів шляхом аналізу випромінених

ними чи відбитих від них ультразвукових хвиль.
Пасивна локація - визначення напрямку на об’єкт та його місцезнаходження відбувається за допомогою створеного ним самим звукового поля.
Активна локація - визначення напрямку на об’єкт та його місцезнаходження відбувається за допомогою відбитого від об’єкта сигналу (останній попередньо опромінюється ультразвуковими пристроями).
Локація у тварин
Тварини та птахи, в яких виявлено ультразвукову локацію:
кажани, які в основному ведуть нічний спосіб життя
птахи гуахаро, які живуть в темних печерах
деякі землерийки
кіти
дельфіни.
Мета локації у тварин:
орієнтація в просторі (сигнали випромінюються рідко)
виявлення та переслідування здобичі (частота слідування сигналів зростає)
Слайд 19

Ультразвукова локація Сонограма ЕХО - локаційних сигналів тварин: 1 – великий

Ультразвукова локація

Сонограма ЕХО - локаційних сигналів тварин: 1 – великий підковоніс,

2 – дельфін, 3 – гладконосий кажан, 4 – мадагаскарська землерийка.
У великого підковоноса (землерийка) імпульс сталої частоти 81÷82 кГц триває 40÷100 мксек та за останні 1÷3 мксек спадає до 60÷70 кГц. У дельфіна тривалість імпульсу дуже мала 0.04÷0.1 мксек із частотним спектром 30÷150 кГц. Для гладконосого кажана сигнал триває з частоти 75 кГц впродовж 2÷5 мксек і за цей час лінійно спадає до 45 кГц.

Мадагаскарська землерийка випромінює імпульсні сигнали тривалістю до 3.5 мксек з частотою 20 кГц.
Ширина діаграми спрямованості:
у кажанів 30-50°
у дельфінів 10-15°
З причини малості тривалості сигналів, що випромінюють тварини, сам сигнал не перекриваються з його відгуком в часі: імпульси, розділені інтервалами від 0.1 мксек та більше, сприймаються як роздільні та не маскують один одного.