DE1924780C

DE1924780C - Ultrasonic delay arrangement

Info

Publication number: DE1924780C
Application number: DE19691924780
Authority: DE
Inventors: Eugen Dipl Phys Geyken Jutta Maria Dipl Phys 8000 München Trankle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1969-05-14
Publication date: 1973-04-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Verzöge- _3e rungsanordnung, bestehend aus einem Festkörper, der durch einen elektromechanischen Wandler zu Ultraschallschwingunggen angeregt wird, die nach Durchlaufen des Körpers von einem zweiten Wandler in elektrische Signale zurückverwandelt werden.The invention relates to an ultrasonic delay _3e approximately arrangement consisting of a solid, which is excited by an electromechanical transducer to Ultraschallschwingunggen which are reconverted after passing through the body from a second transducer into electrical signals.

Es ist bekannt, für große und hochkonstante Verzögerungszeiten elektrischer Signale statt rein elektrischer Verzögerungsketten Ultraschall-Verzögerungsleitungen zu verwenden, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Ultraschallwelle in einem geeigneten Festkörper um mehrere Zehnerpotenzen niedriger ist als die Geschwindigkeit einer elektrischen Welle z. B. in einem Draht.It is known for large and highly constant delay times for electrical signals instead of purely electrical signals Delay chains use ultrasonic delay lines because of the speed of propagation an ultrasonic wave in a suitable solid is lower by several powers of ten is as the speed of an electric wave z. B. in a wire.

Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsieitungen bestehen im allgemeinen aus einem Glas- oder Keramikkörper, in den das zu verzögernde Signal über einen Z. B. piezoelektrischen Wandler als mechanische Schwingung eingespeist wird, die nach einer gewissen Laufzeit von einem zweiten Wandler wieder als elektrisches Signal abgenommen wird.Solid-state ultrasonic delay lines exist generally made of a glass or ceramic body into which the signal to be delayed is entered via a For example, a piezoelectric transducer is fed in as a mechanical vibration, which after a certain Running time is picked up again as an electrical signal by a second converter.

Die einfachste und älteste Form einer solchen Verzögerungsleitung ist die Stabform. Sie ist heute jedoch meist durch eine Polygonform verdrängt worden. Hierbei wird die Ultraschallwelle innerhalb eines entsprechend geschliffenen prismatischen Körpers mehrfach reflektiert, so daß der Weg, den die Schallwelle zwischen Eingang und Ausgang zurücklegt, langer ist als die größte Linearabmessung der Verzögerungsanordnung (deutsche Patentschrift ! 255 214).The simplest and oldest form of such a delay line is the rod shape. It is today, however mostly displaced by a polygon shape. Here, the ultrasonic wave is within a corresponding ground prismatic body is reflected several times, so that the path the sound wave takes between input and output is longer than the largest linear dimension of the delay arrangement (German patent specification! 255 214).

Beim Betrieb solcher Verzögerungsanordnungen treten jedoch gewisse Nachteile auf. Durch die Streuung der vom Wandler abgestrahlten Welle und durch nicht ideale Reflexionen an den Begrenzungsflächen des Verzögerungskörpers durchlaufen Teile der Schallwelle einen längeren oder kürzeren Weg zwisehen Eingang und Ausgang als der Hauptstrahl. Insbesondere treten dabei Reflexionen an den ursprünglich nicht am Strahlengang beteiligten Körperfliichcn auf Diese Reflexionen führen zu Störsignalcn mn. Verzöoerungszeiten, die vom Sollwert abweichen, unter Umständen auch zu Verzerrungen des Nutzsign;,: ,However, certain disadvantages arise in the operation of such delay arrangements. By scattering the wave emitted by the transducer and non-ideal reflections on the boundary surfaces of the deceleration body, parts of the sound wave travel a longer or shorter path Entrance and exit as the main ray. In particular, there are reflections on the original body surfaces not involved in the beam path. These reflections lead to interference signals. Delay times that deviate from the setpoint under Certain circumstances also lead to distortion of the utility sign;,:,

Zur Vermeidung solch störender Reflexionen ;_;n ursprünglich nicht am Strahlengang beteiligten Ko:- perflächen wurde vorgeschlagen, diese Fläche einfach wegzuschleifen. Dies ist jedoch nur möglich, wc;;■; diese Fläche relativ klein ist.To avoid such annoying reflections; _; n body surfaces that were not originally involved in the beam path, it was suggested to simply grind this surface away. However, this is only possible if wc ;; ■; this area is relatively small.

Eine andere Maßnahme ist das Anbringen cuuakustischen Sumpfes. Hierzu werden auf die mitwollt reflektierenden Flächen Schwingungsdämpfen..:.: Materialien, wie Kunststoffe u. ä., aufgebracht. Hier, müssen die reflektierenden Stellen der Begrenzung flächen bestimmt werden, was einen für eine Serienfertigung untragbaren Aufwand darstell'. Ein Einhii len der ganzen Verzögerungsleitung in das dämpfen« Material ist unmöglich, da hierdurch auch die HaU₁ schallwelle übermäßig gedämpft wird.Another measure is the installation of a cuuacoustic swamp. For this purpose, vibration dampers ...:.: Materials such as plastics and the like are applied to the surfaces that are intended to be reflective. Here, the reflective points of the boundary surfaces must be determined, which represents an unacceptable expense for series production. A Einhii len is impossible around the delay line into the damp "material as this, the HAU ₁ sound wave is attenuated excessively.

Es ist auch schon versucht worden, den betreffe den Seitenflächen von vornherein eine Form zu gebe;, die eine gerichtete Reflexion verhindert. Hierzu ist bekannt, die Flächen durch Sandstrahlen aufzura hen. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeit aufwand (Philips' Technische Rundschau, Band 1 [1965], S. 89 bis 110).Attempts have also been made to give the relevant side surfaces a shape from the start ;, which prevents a directional reflection. For this purpose, it is known to open up the surfaces by sandblasting hen. However, this requires additional work (Philips' Technische Rundschau, Volume 1 [1965], pp. 89 to 110).

Es ist auch bekannt, die Oberfläche zu riffeln. Die Art der Oberflächengestaltung erfordert eine kompi zierte und daher kostspielige Gieß- oder Preßform.It is also known to corrugate the surface. The type of surface design requires a compi adorned and therefore expensive mold or mold.

Es ist auch schon bekannt, einen akustischen Sump aus einem die Schallwelle stark dämpfenden Material herzustellen, bei dem die eine Oberfläche, die auf de; Wandler aufgesetzt wird, eben, die gegenüberliegende Oberfläche dagegen gewölbt ausgebildet ist, um mehr fache innere Reflexionen der Schallwelle zu erzeuger (USA.-Patentschrift 2 624 852'.It is also already known to use an acoustic sump made of a material that strongly attenuates the sound wave manufacture, in which the one surface that is on de; The transducer is put on, flat, the opposite surface is curved, however, to more multiple internal reflections of the sound wave to generate (USA.-Patent 2 624 852 '.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine besondere Gestaltung der Körperoberfläche dafür zu sorgen, daider Anteil an Schallenergie, der auf unerwünschten Wegen vom Eingang zum Ausgang der Verzögerungsleitung gelangt, möglichst klein bleibt. Außerdem sollen die Körper einfach und billig herstellbar sein.The object of the invention is to ensure that there is a special design of the body surface Proportion of sound energy that takes place on undesired paths from the input to the output of the delay line arrives, remains as small as possible. In addition, the bodies should be easy and inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Begrenzungsflächen des Festkörpers stufenartig abgesetzt sind, soweit sie weder Wandler tragen, noch das Nutzsignal reflektieren.This object is achieved in that the boundary surfaces of the solid are stepped down are as long as they neither carry transducers nor reflect the useful signal.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß die auf den abgestuften Flächen auftreffendc, gebündelte Schallenergie weitgehend gestreut und damit ihr Einfluß auf den Ausgangswandler verringert wird. Außerdem sind Gieß- und Preßformen mit abgestuften Flächen einfacher herzustellen als solche mit 2. B. geriffelten Oberflächen. This results in the advantages that the bundled sound energy impinging on the stepped surfaces largely scattered and thus their influence on the output transducer is reduced. Also are Casting and compression molds with stepped surfaces are easier to manufacture than those with e.g. corrugated surfaces.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise der Erfindung sowie aus den gezeigten Ausfiihrungsbeispielcn hervor. Details of the invention can be found in the following description of the mode of operation of the invention as well as from the exemplary embodiments shown.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Ultraschall-Verzögerungsanordnung mit im wesentlichen rechteckiger Grundfläche, wobei der Ultraschallstrahl einen V-förmigen Weg durchläuft. Solche Verzögerungsanordnungen werden in Farbfernsehempfängern der PAL- oder Secam-Technik bevorzugt eingebaut.Fig. 1 shows a known ultrasonic delay arrangement with a substantially rectangular Base area, with the ultrasonic beam traversing a V-shaped path. Such delay arrangements are preferably installed in color television receivers using PAL or Secam technology.

An einem Glasprisma I sind auf der Vorderseite zwei elektromechanischc Wandler 2,3 angebracht. Die aus dem Eingangswandlcr2 senkrecht zur Oberfläche austretende Schallwelle 5 wird an der Rückseite 4 des Prismas 1 reflektiert und erreicht auf direktem Weg dun Ausgangswandler 3. Der ebenfalls ausTwo electromechanical converters 2, 3 are attached to the front of a glass prism I. The one from the input transducer2 perpendicular to the surface emerging sound wave 5 is reflected on the back 4 of the prism 1 and reached on direct Path dun output converter 3. The also out

dem Eingangswandler 2 austretende, gestreute Wellenanteil 6 — gestrichelt dargestellt— wird nichi nur an der Prismenrückseite 4, sondern auch noch an der Seitenfiäche7 reflektiert und gelangt so wieder zum Ausgangswandler 3, jedoch später als die Hauptwelle 5, da der zurückgelegte Weg langer ist.The scattered wave component 6 exiting the input transducer 2 - shown in dashed lines - is not only shown on the back of the prism 4, but also on the side surface 7 and thus reaches the Output converter 3, but later than the main shaft 5, since the distance covered is longer.

Die F i g. 2 und 3 zeigen die erfindungsgemäße Ausführungsform der Ultraschall-Verzögerungsanordnung in Drauf- und Vorderansicht. Dabei sind die betreffenden Flächen, die keine Signale reflektieren soll ten, stufenartig abgesetzt, wobei hier nur eine einzig=. Stufe vorgesehen ist. Es hat sich geze.gt, daß bei geschickter Anordnung die Zahl der Stufen auf cn Streuung der sich auf unenvünschten Wege.i ausbreitenden Schallenergie nur einen untergeordneten En fluß hat.The F i g. 2 and 3 show the embodiment according to the invention of the ultrasonic delay arrangement in top and front view. Here are the relevant Areas that should not reflect any signals are set off in steps, with only Stage is provided. It has been shown that with more skillful Arrangement the number of steps on cn scattering of those spreading on undesired paths.i Sound energy has only a subordinate influence.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Ultrasonic delay assembly, consisting from a solid body, which by an electrical current Transducer according to the electrical signal to be delayed to ultrasonic vibrations is excited after passing through the body by a second transducer into electrical Signals to be changed, thereby characterized in that the boundary surfaces of the solid body (I) are stepped down are as long as they neither carry transducers (2,3) nor reflect the useful signal (5).

2. Ultrasonic delay arrangement according to claim 1, characterized in that it consists of Glass best it.

3. Ultrasonic delay arrangement according to Claims 1 and 2, characterized by their use in television technology, in particular in color television receivers using PAL or Secam technology.