Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Нелінійні пристрої на АХ



а) Конвольвер - прилад, який використовує нелінійні властивості середовища звукопроводу.

При достатньо високому рівні потужності всі середовища проявляють свою нелінійність. Наприклад, якщо в середовищі поширюється хвилі з частотою w, то можна чекати генерації другої гармоніки з частотою 2w, а при більш високих рівнях потужності – і більш високих гармонік. Відповідні результати отримують з рівнянь Гука та Ньютона при врахуванні членів другого порядку.

Нелінійна взаємодія двох ПАХ може бути двох типів:

- колінеарна (при попутному чи зустрічному поширенні хвиль);

- неколінеарна (при поширенні хвиль під деяким кутом).

В результаті народжується третя ПАХ.

При трифононній взаємодії хвиль мають виконуватись закони збереження

1) енергії: 2) імпульсу:

В результаті нелінійної взаємодії двох хвиль з частотами ω1 та ω2 можуть збуджуватись хвилі з частотамиω1±ω2, 2ω1, 2ω2. Наприклад, при збудженні хвилі з частотою ω3= ω1 ± ω2 та хвильовим вектором k3= k 1 ± k 2 хвильові вектори утворюють трикутник (рис.1).

Для створення конвольверів найбільш часто використовують взаємодію хвиль з однаковими частотами – такий режим звуть виродженим: при цьому k3 = 0 та ω3 = 2ω (рис.2).

 
рис.1 рис.2 рис.3 рис.4

Конструкція конвольвера зображена на рис.3.Частоти вхідних хвиль однакові, тому маємо на виході сигнал з частотою 2w; амплітуда вихідного сигналу визначається інтегралом добутку обох вхідних сигналів. Система детектування сигналу розташовується вздовж напрямку поширення ПАХ та дозволяє інтегрувати вихідний сигнал.

У випадку виродженого режиму амплітуда вихідного сигналу не буде залежати від координати z (напрям поширення ПАХ). Якщо амплітуди вхідних сигналів позначити:

, ,

то для амплітуди вихідного сигналу маємо:

, де V – швидкість ПАХ; - час інтегрування.

Таким чином, за умови обмеження тривалості сигналів U(t) та V(t) (не більше часу інтегрування в області інтегруванням під вихідним перетворювачем), то вихідний сигнал є згорткою вхідних сигналів:

.

Математична згортка – інтеграл за часом t від добутку функцій F1, F2:

Один із сигналів затримується на час t: при взаємодії сигналів з прямокутною огинаючою маємо на виході трикутник(рис.4.а), при взаємодії двох пар сигналів з прямокутною огинаючою маємо на виході тризуб(рис.4.б).

В такій схемі конвольвера (рис.5) сигнал згортки реєструється ЗШП, відстань між електродами якого , де . Для виродженої взаємодії двох ПАХ (k3 = 0) буде d→∞ - в якості вихідного перетворювача використовують суцільний електрод. Хвиля частоти 2w реєструється між двома вихідними електродами – заземленим та незаземленим.

рис.5 рис.6 рис.7

Для невиродженого режиму (при ω1≠ω2) реєстрацію сигналу згортки треба робити за допомогою двофазного ЗШП, виходячи з того, щоб відстань між електродами d корегувала з хвильовим вектором хвилі згортки , тобто має виконуватись умова , а довжина хвилі : період вихідного перетворювача визначається різницею хвилевих векторів двох вхідних ПАХ.

Оскільки в конвольвері відбувається зустрічна взаємодія сигналів з відносною швидкістю 2V, то результуючий сигнал буде стисненим за часом в два рази (внаслідок того, що в підінтегральному виразі є величина 2t).

Наш конвольвер дозволяє здійснювати і інші інтегральні перетворення АХ (рис.6).

Якщо на вхід 1 подати сигнал , а в момент проходу його під електродом, який був вихідним, подати d-імпульс, то в напрямку входу 1 буде поширюватись обернена хвиля – сигнал , який є інвертованим (оберненим) в часі сигналом до вхідного сигналу : .

В результаті: короткий та довгий сигнали помінялись місцями (рис.7).

б) Кореляторнелінійнийприлад, який здійснює функцію кореляції двох сигналів:

.

Використовується другий конвольвер, який попередньо обертає сигнал в часі (рис.8). При цьому зустрічна взаємодія призводить до того, що сигнал кореляції знову буде стиснутим за часом в два рази.

Кореляційна схема на прикладі двох сигналів у вигляді «пилки» (рис.9):

рис.8 рис.9

Для зменшення впливу вищих гармонік в конвольверах та кореляторах використовують вихідний електрод із зубчатими краями.

на електрод в протифазі та компенсується Глибина східців дорівнює половині довжині хвилі другої гармоніки ПАХ ; тому хвиля другої гармоніки приходить

В структурах п’єзоелектрик-напівпровідник поряд з функцією згортки та кореляції можливе довготривале збереження інформації (елементи пам’яті).

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.