DE1261967B - Ultraschallverzoegerungsleitung mit einem langen duennen Band als Schalluebertragungsbahn - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03h

Deutsche Kl.: 21 g - 34

Nummer: 1261967

Aktenzeichen: W 37062IX d/21 g

Anmeldetag: 27. Juni 1964

Auslegetag: 29. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallverzögerungsleitung mit einem langen dünnen Band als Schallübertragungsbahn, das zu einer Spirale aufgerollt und an den Enden je mit einem Wandler zum Erzeugen bzw. Empfangen von sich in Dickenschwerschwingungen längs des Bandes fortpflanzenden Ultraschallwellen versehen ist.

Ultraschallverzögerungsleitungen der verschiedenen Bauarten, wie diese in zahlreichen Impulssystemen verwendet werden, haben in letzter Zeit zunehmend Bedeutung erlangt, und es werden für sie immer neue Anwendungsmöglichkeiten vorgeschlagen. Die praktische Anwendbarkeit von Verzögerungsleitungen wird jedoch durch ihren vergleichsweise großen Raumbedarf eingeschränkt. Dies ist insbesondere in denjenigen Anwendungsfällen, z. B. bei Speichern hoher Speicherkapazität, störend, bei denen sehr viele Verzögerungsleitungen, z. B. zur zeitweiligen Speicherung der gewünschten Informationsmengen, benötigt werden.

Eine unter diesem Gesichtspunkt bevorzugte Form ist die Bandverzögerungsleitung, bei der ein langes, dünnes und vergleichsweise breites Band zu einem Ringwickel mit vergleichsweise großem Innendurchmesser aufgewickelt ist (vgl. USA.-Patentschrift 3 041556). Diese Verzögerungsleitung kann unter Anregung verschiedener Schwingungsformen betrieben werden. Sie weist gegenüber anderen Bauarten, die in gerader, fester Ausrichtung oder unter mechanischer Spannung gehalten werden müssen, beträchtliche Vorteile auf, hat aber immer noch einen beachtlichen Raumbedarf, und ein Wandler muß unbequemerweise im Innern des Ringwickels untergebracht sein.

Es ist auch eine Verzögerungsleitung bekannt, bei der ein magnetostriktiver Draht als Verzögerungsmedium zu einer losen Spirale aufgewickelt oder auch mäanderförmig mit parallelen, durch gekrümmte Abschnitte verbundene Bahnen angeordnet ist. Auch im Falle dieser Verzögerungsleitung ist der Platzbedarf notwendigerweise groß (britische Patentschrift 714 627).

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den Platzbedarf einer Bandverzögerungsleitung erheblich herabzusetzen und eine kompakte Bauweise zu erreichen.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Entdeckung, daß bei einer sich in Dickenscherschwingungen fortpflanzenden Welle in einer Bandleitung diese Welle eine scharfe 180°-Biegung, deren Faltkante parallel zur Breitenabmessung des Bandes liegt, passieren kann, ohne daß durch die Faltkante eine Ultraschallverzögerungsleitung mit einem langen dünnen Band als Schallübertragungsbahn

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated, New York, N.Y. (V. St, A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt, 6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:
Donald Edward Chapin,
Morris Plains, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27- August 1963 (304 877)

nennenswerte Reflexion, Dämpfung oder Degenerierung der elastischen Welle eingeführt würde. Diese Erscheinung tritt nur bei dieser Schwingungsform und nicht auch bei den übrigen möglichen Formen der elastischen Schwingungen auf. Dementsprechend herrschte bisher auch allgemein die Ansicht, daß scharfe Knicke in einer Verzögerungsleitung tunlichst zu vermeiden sind. In Nutzanwendung dieser Erkenntnis geht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe von einer Verzögerungsleitung der einleitend beschriebenen Art aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Band unter Bildung einer scharfen 180°-Biegung in sich zurückgefaltet und von der Faltstelle aus zu einem bifilaren Wickel aufgerollt ist.

Man erhält also einen bis ins Innere kompakten Wickel, mithin optimal kleinen Raumbedarf, und beide Wandler kommen auf den Außenumfang des Wickels zu liegen, so daß sie für einen Anschluß und eine gegebenenfalls notwendige Reparatur leicht zugänglich sind. Des weiteren kann jeder Wandler ohne weiteres als Eingangs- oder als Ausgangswandler an die Schaltung angeschlossen werden. Es besteht daher für den Schaltungsentwurf größere Freizügigkeit.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

809 510/266

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Verzögerungsleitung,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1 vor dem Aufrollen zu einem Wickel.

Die dargestellte Verzögerungsleitung weist als Schallübertragungsbahn ein Band 11 auf, das eine Breite w und eine Dicke t besitzt. Die Breite w ist groß gegenüber der Dicke. Das Band kann aus irgendeinem nicht spröden Material hergestellt sein, z. B. aus Aluminium oder aus einer polykristallinen Metallegierung, dessen Korngröße klein ist im Vergleich zur Wellenlänge der zu übertragenden elastischen Welle. Das Band 11 ist an einer Stelle 12, die etwa in der Mitte der Bandlänge gelegen ist, zur BiI-dung einer scharfen 180°-Biegung umgefaltet, wobei die Faltkante parallel zur Breitenabmessung des Bandes liegt. Die 180°-Biegung 12 kann beispielsweise durch Zusammenpressen mit einem Schraubstock oder einer Flachzange hergestellt werden. Das Band 11 wird dann zu einem dicht aufgerollten bifilaren Wickel aufgewickelt, wobei das Aufwickeln von der Biegung 12 her in Richtung auf die Enden des Bandes hin erfolgt. Der Wickel kann dann durch Befestigungsmittel festgelegt werden, die nur die Schmalkanten des Bandes berühren sollen, da diese tote Oberflächen darstellen. Wie dargestellt, kann die Befestigung beispielsweise an einem Haltebrett 13 mit Hilfe eines Bügels 14 erfolgen. Ultraschallwandler IS und 16 sind an den endständigen Stirnflächen 17 des Bandes in der üblichen Weise befestigt. Ein besonderer Vorteil der Verzögerungsleitung ist darin zu sehen, daß beide Wandler am Außenumfang des Wickels liegen, also leicht zugänglich sind. Hierbei kann jeder Wandler wahlweise als Emgangswandler oder als Ausgangswandler betrieben werden.

In F i g. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der Bandleitung 11 dargestellt, und zwar bevor diese zu einem Wickel aufgerollt worden ist. Aus der F i g. 2 sind die scharfe Biegung 12 sowie Einzelheiten des Aufbaues der Wandler ersichtlich. Die Wandler 15, 16 haben eine der verschiedenen möglichen Ausführungen, die dafür bekannt sind, eine elastische Dickenscherschwingung im Band 11 zu erzeugen. Beispielsweise können die Wandler 15 und 16 je Y-geschnittene piezoelektrische Kristalle sein oder können Dickenscherschwingungen erzeugende keramische Wandler auf Bariumtitanat-Basis sein. In jedem Fall sind die Wandler richtig gepolt oder polarisiert, und zwar in einer Richtung, die senkrecht zur Längsachse des Bandes 11 und parallel zu den Breitseiten desselben verläuft. Diese Richtung ist durch den Pfeil 18 dargestellt. Ein derartiger Wandler erzeugt eine Wellenschwingung im Band 11, bei der jedes Bandpartikel 19 senkrecht zur Bandlängsachse und parallel zur Polrichtung der Wandler schwingt. Eine derartige Schwingung wird allgemein als Dickenscherschwingungsform bezeichnet. Weitere Einzelheiten hinsichtlich dieser Schwingungsform, des Einflusses der Dimensionen der Bandleitung auf die Schwingungskennlinien und der Wandlerkonstruktion können beispielsweise der obenerwähnten USA.-Patentschrift entnommen werden.

Reflexionen an den Schmalkanten des Bandes 11 und eine Nebenkopplung zwischen benachbarten Windungen des Wickels würden unerwünschte Wechselwirkungen erzeugen. Diese Effekte werden durch Abdecken der Schmalkanten sowie der unmittelbar hierzu benachbart gelegenen Zone der Breitseiteniiächen des Bandes mit einem Absorber 20 vermieden, der durch ein über die Längskanten des Bandes gefaltetes Klebeband, z. B. ein Kunststoff- oder ein Textilklebeband, gebildet sein kann.

Wie gefunden wurde, kann eine sich in Dickenscherschwingungen fortpflanzende Welle, und nui eine solche Welle, die Biegung 12 ohne Degenerierung der Schwingungsform oder ohne Energieverlust passieren. Eine mögliche Erklärung dieser beiden Effekte beruht auf dem Umstand, daß die Partikelbewegung bei dieser Schwingungsform in einer Richtung erfolgt, die parallel zu den Breitseiten des Bandes und senkrecht zur Ebene der 180°-Biegung orientiert ist, so daß die Breitseiten des Bandes die Welle um die Biegung ohne Reflexion und Energieverlust herumführen. Daher wird Wellenenergie, die vom einen Wandler 15 oder 16 dem Band 11 eingekoppelt wird, in den Wickel längs der zugeordneten Spiralbahn bis zum Zentrum einlaufen, die Biegung 12 passieren und dann längs der anderen durch die zwischenliegenden Wicklungen gebildeten Spirale wieder aus dem Wickel herauslaufen, um schließlich am anderen Wandler zu erscheinen, an dem die Dickenscherschwingung wieder in elektrische Energie umgesetzt wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ultraschallverzögerungsleitung mit einem langen dünnen Band als Schallübertragungsbahn, das zu einer Spirale aufgerollt und an den Enden je mit einem Wandler zum Erzeugen bzw. Empfangen von sich in Dickenscherschwingungen längs des Bandes fortpflanzenden Ultraschallwellen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (11) unter Bildung einer scharfen 180°-Biegung in sich zurückgefaltet und von der Faltstelle aus zu einem bifiilaren Wickel aufgerollt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 714 627; USA.-Patentschrift Nr. 3 041 556.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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