5. AKUSTICKÉ SYSTÉMY - ULTRAZVUK

Σχετικά έγγραφα
Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

ELEKTRICKÉ POLE. Elektrický náboj je základná vlastnosť častíc, je viazaný na častice látky a vyjadruje stav elektricky nabitých telies.

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

7. SNÍMANIE POLOHY. L x Optické princípy. mer.lúč ref. lúč laser. lúč

Pohyb vozíka. A. Pohyb vďaka tiaži závažia. V tomto prípade sila, ktorá spôsobuje rovnomerne zrýchlený pohyb vozíka je rovná tiaži závažia: F = G zav.

Fyzika 4 roč. Gymnázium prvý polrok Vlnové vlastnosti svetla

➆t r r 3 r st 40 Ω r t st 20 V t s. 3 t st U = U = U t s s t I = I + I

Metóda určuje percento (predpokladaného) plynu v zmesi. Chyba merania je cca 0,5 %.

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

r t t r t t à ré ér t é r t st é é t r s s2stè s t rs ts t s

Obvod a obsah štvoruholníka

SLOVENSKO maloobchodný cenník (bez DPH)

Komunikačná akustika L01: Základné pojmy prof. Ing. Jozef Juhár, PhD.

Termodynamika. Doplnkové materiály k prednáškam z Fyziky I pre SjF Dušan PUDIŠ (2008)

1. ÚVOD Merací kanál Rozdelenie senzorov Generácie senzorov

Strana 1/5 Príloha k rozhodnutiu č. 544/2011/039/5 a k osvedčeniu o akreditácii č. K-052 zo dňa Rozsah akreditácie

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

Podnikateľ 90 Mobilný telefón Cena 95 % 50 % 25 %

Akumulátory. Membránové akumulátory Vakové akumulátory Piestové akumulátory

difúzne otvorené drevovláknité izolačné dosky - ochrana nie len pred chladom...

Π Ο Λ Ι Τ Ι Κ Α Κ Α Ι Σ Τ Ρ Α Τ Ι Ω Τ Ι Κ Α Γ Ε Γ Ο Ν Ο Τ Α

Základné poznatky molekulovej fyziky a termodynamiky

14 Obvod striedavého prúdu

8. PROXIMITNÉ SNÍMAČE

Trapézové profily Lindab Coverline

Meranie na jednofázovom transformátore

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

Materiály pro vakuové aparatury

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Rozsah akreditácie 1/5. Príloha zo dňa k osvedčeniu o akreditácii č. K-003

SIRÉNY A REPRODUKTORY SIRÉNY A REPRODUKTORY SIRÉNY A REPRODUKTORY

Μάθημα Ακουστικής. Νικόλαος Παλληκαράκης Καθ. Ιατρικής Φυσικής ΠΠ

KATALÓG KRUHOVÉ POTRUBIE

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

DOMÁCE ZADANIE 1 - PRÍKLAD č. 2

Z O S I L Ň O V A Č FEARLESS SÉRIA D

Odrušenie motorových vozidiel. Rušenie a jeho príčiny

Kontrola kvality materiálov - Defektoskopia

A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3

Elektromagnetické pole

Answers to practice exercises

Kontrolné otázky z jednotiek fyzikálnych veličín

Riadenie elektrizačných sústav

3. SENZORY S OPTICKÝM PRINCÍPOM

MICROMASTER Vector MIDIMASTER Vector

(... )..!, ".. (! ) # - $ % % $ & % 2007

13 Elektrický prúd v látkach

AerobTec Altis Micro

ITU-R M (2013/02)!! " #

RenoventExcelent300/400/450(Plus)

Ekvačná a kvantifikačná logika

0CHIPSTAR MICROELECTRONICS 5.5W CS8571E CS8571E. Chipstar Micro-electronics. 470uF. 0.39uF 4 IN MODE: 0----AB CS8571 CS8571E FM AB D CS8571E

Α Ρ Ι Θ Μ Ο Σ : 6.913

Einsteinove rovnice. obrázkový úvod do Všeobecnej teórie relativity. Pavol Ševera. Katedra teoretickej fyziky a didaktiky fyziky

T : g r i l l b a r t a s o s Α Γ Ί Α Σ Σ Ο Φ Ί Α Σ 3, Δ Ρ Α Μ Α. Δ ι α ν ο μ έ ς κ α τ ο ί κ ο ν : 1 2 : 0 0 έ ω ς 0 1 : 0 0 π μ

m r = F m r = F ( r) m r = F ( v) F = F (x) m dv dt = F (x) vdv = F (x)dx d dt = dx dv dt dx = v dv dx

8 VLASTNOSTI VZDUCHU CIEĽ LABORATÓRNEHO CVIČENIA ÚLOHY LABORATÓRNEHO CVIČENIA TEORETICKÝ ÚVOD LABORATÓRNE CVIČENIA Z VLASTNOSTÍ LÁTOK

6. SENZORY PRE ORIENTÁCIU V PRIESTORE

3. SENZORY S OPTICKÝM PRINCÍPOM

Παρασκευή 1 Νοεμβρίου 2013 Ασκηση 1. Λύση. Παρατήρηση. Ασκηση 2. Λύση.

m 1, m 2 F 12, F 21 F12 = F 21

ibemo Kazakhstan Republic of Kazakhstan, West Kazakhstan Oblast, Aksai, Pramzone, BKKS office complex Phone: ; Fax:

STATIKA STAVEBNÝCH KONŠTRUKCIÍ I Doc. Ing. Daniela Kuchárová, PhD. Priebeh vnútorných síl na prostom nosníku a na konzole od jednotlivých typov

3. VPLYV ATMOSFÉRICKEJ REFRAKCIE NA ŠÍRENIE ZVUKU

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ 1 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ. Προθεσµία παράδοσης 10/11/09. ασκούνται οι δυνάµεις των ελατηρίων k

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

ITU-R P (2012/02) khz 150

PRILOG. Tab. 1.a. Dozvoljena trajna opterećenja bakarnih pravougaonih profila u(a) za θ at =35 C i θ=30 C, (θ tdt =65 C)

Προϊοντικό φυλλάδιο. Ηλεκτρονικοί μετρητές ενέργειας σειράς C Οικονομικοί και εύκολοι στη χρήση

UČEBNÉ TEXTY. Pracovný zošit č.7. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania. Ing. Alžbeta Kršňáková

MOSTÍKOVÁ METÓDA 1.ÚLOHA: 2.OPIS MERANÉHO PREDMETU: 3.TEORETICKÝ ROZBOR: 4.SCHÉMA ZAPOJENIA:

1. písomná práca z matematiky Skupina A

Meranie a systémy merania

ITU-R P (2012/02) &' (

Ročník: šiesty. 2 hodiny týždenne, spolu 66 vyučovacích hodín

ITU-R P (2012/02)

UČEBNÉ TEXTY. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Meranie a diagnostika. Meranie snímačov a akčných členov

2. Α ν ά λ υ σ η Π ε ρ ι ο χ ή ς. 3. Α π α ι τ ή σ ε ι ς Ε ρ γ ο δ ό τ η. 4. Τ υ π ο λ ο γ ί α κ τ ι ρ ί ω ν. 5. Π ρ ό τ α σ η. 6.

1 Kinematika hmotného bodu

Základná bloková schéma je na obr. 1 Je to jedno z možných, často sa vyskytujúcich znázornení. indikácia registrácia regulácia SNÍMAČ Obr. 1.

u R Pasívne prvky R, L, C v obvode striedavého prúdu Činný odpor R Napätie zdroja sa rovná úbytku napätia na činnom odpore.

Prevodník pre tenzometrické snímače sily EMS170

ITU-R BT ITU-R BT ( ) ITU-T J.61 (

Ci series custom installation speakers

Dissertation for the degree philosophiae doctor (PhD) at the University of Bergen

38 Te(OH) 6 2NH 4 H 2 PO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4

! "# " #!$ &'( )'&* $ ##!$2 $ $$ 829 #-#-$&2 %( $8&2(9 #."/-0"$23#(&&#

Note: Please use the actual date you accessed this material in your citation.

Menovky na dvere, čísla, prívesky, kľúčenky

Vzorce a definície z fyziky 3. ročník

ITU-R P ITU-R P (ITU-R 204/3 ( )

GLOBÁLNY POLOHOVÝ SYSTÉM (GPS) II

10. ANALÝZA PROSTREDIA

SNÍMAČE KONCENTRÁCIE PLYNOV

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

Transcript:

5 AKUSTICKÉ SYSTÉMY - ULTRAZVUK Obecne akustické systémy Ultrazvuk (UZ) - vyššia f (40kHz 10MHz) Preč? UZ frekvencie sa ľahšie smerujú a detekujú menšia λ vyššia presnsť (100 khz λ = 3,43 mm) vysielače a prijímače - prijateľnejšie rzmery systémy nerušia ľudský sluch Metódy: známa rýchlsť šírenia zvuku c gemetria šírenia Využitie : zistenie prekážk, meranie vzdialenstí defektskpia meranie prietku medicína - kntrla vnútrných rgánv systémy s pvrchvými vlnami (PAV, angl SAW) splupráca s inými brmi - akustptika, chémia, atď 51 Základné pjmy 511 Ultrazvukvé (UZ) vlny plyny d 20 40 khz d 300 400 khz kvapaliny a tuhé telesá rádv MHz PAV 10-ky MHz Zvuk - kmitanie hmtných častíc prstredia kl rvnvážnej plhy Typy vĺn : priestrvé (bjemvé) : - priečne - pzdĺžne pvrchvé - Pvrchvé Akustické Vlny (PAV) : - priečne - pzdĺžne Plyny a kvapaliny len pzdĺžne vlny

Základné akustické veličiny Akustický tlak p skalár, [Pa] Akustická rýchlsť v striedavý vektr, [m/s] Rýchlsť šírenia c jednsmerný vektr, [m/s] Vlnplchy rvinné a guľvé (rvnaká fáza kmitania) Akustická impedancia Z vlastnsti prstredia, (merná ak imp z) z = p v =ρ c [Pa s m 1 ] ρc vlnvý dpr prstredia Intenzita zvuku I : I = p v [W/m 2 ; Pa; m/s] v [db] I db = 10 lg (I / I 0 ) kde I 0 = 10-12 [W/m 2 ] je sluchvý prah akustický tlak v db : p db = 20 lg p/p 0 kde p 0 = 210-5 [Pa] je sluchvý prah Akustický výkn (prenášaný v smere šírenia) : P s = I S [W; W/m 2 ; m 2 ] Vzťahy a linearita neplatia, ak p p atmsfer ( 100 kpa) tj pri I > 170 db Vplyv UZ na živé rganizmy je pzrvateľný, ak I > 3 5 W/cm 2 (kl 160 170 db) Vlnvá dĺžka λ [m] λ = c / f [m; m/s; Hz] kde: c - rýchlsť šírenia (v danm prstredí) f - frekvencia vlnenia

Pznámka: Pri prechde d inéh prstredia s inu c sa pri zachvanej frekvencii mení dĺžka vlny λ 512 Šírenie UZ v plynch (vzduchu) útlm UZ vĺn rýchlsť šírenia c Útlm UZ vĺn Intenzita klesá pdľa 1/x 2 Reálne viac Keficient útlmu α [1/m] aleb α db [ db/m] (A db = α db r ) A db 140 120 100 80 60 40 400 khz 300 khz 200 khz 100 khz 20 khz 1/r 2 20 0 0 10 2 0 30 r [dm] Obr 28 harmnický signál - pkles amplitúdy bdĺžnik (impulzy) - klesá strmsť hrán Rýchlsť šírenia UZ vĺn upravená rvnica (platná pre frekvencie < 100 MHz ) je: c = 331,46 ( 1 + 1,83 10-3 ϑ ) ( 1 + 2,2 10-4 δ ) (5-2) δ - relatívna vlhksť (plynu) [%] ϑ - teplta (plynu) [ C]

Príklad: Pri meraní L = 1m a Δ ϑ 2 C, chyba je 3,62 mm Pri Δ ϑ 20 C je chyba 35,33 mm (pre L = 1m) Pznámka: c v vzduchu je cca 1234 km/hd = 1 MACH (letecký termín) 52 Akustické meniče gemetria elektrické parametre akustické parametre (ich vzťah k elektrickým) reciprčná činnsť - jeden menič vysiela i prijíma Reálne systémy : piezelektrické kndenzátrvé (elektrstatické) elektrický výbj - najmä iskra ak vysielač Akustické parametre : akustický výkn (tlak) v mieste merania min 10-2 Pa citlivsť prijímača min 0,1 mv/pa (bežne 1 20 mv/pa) akustické prispôsbenie - malý rzdiel akust impedancií (vln dprv) 521 Piezelektrické meniče piezelektrický jav, piezkeramika, (prírdné materiály) Výrba: surviny, mletie, zmiešanie, lisvanie, vypálenie, plarizvanie U vst smer phybu U vst smer phybu vektr plarizácie vektr plarizácie Obr29 Pznámka: ρ = 2 7,5 kg/dm 3, c =4000 m/s

platnička, disk X dutý valec X - Y dutá guľa priestr (radiálny mód, hrúbkvý mód) Ekvivalentná el schéma - reznančný bvd C + X L C R e X (L) Z ω s ω p Re ω ω s ω p (C) a) b) c) Obr 30 ω C 0 - statická kapacita L - indukčnsť je úmerná hmtnsti (ztrvačnsť) C - kapacita je úmerná mechanickej pddajnsti R e - dpr predstavuje mechanické straty Budenie vysielačv : kntinuálny signál - harmnický, aleb bdĺžnik 30 200 V rádivý impulz (br31 a,b) impulzné budenie - jeden impulz (br31 c) τ p max T a) b) c) Obr 31

Vyžarvanie d vzduchu Vlnvý dpr ρc (resp merná akust impedania z) : vzduch pri 20 C z 413 [Pasm -1 ] piezkeramika z 30010 5 [Pasm -1 ] PVdF fólia "plyvinylidenflurid", plarizvaný plymér, pužitie ak piezkeramika Tvary piezmeničv membrána piezelement a) ~ b) Obr 32 c) ~ ~ d) Pznámka: Reciprčný režim je mžný, becne sa systém ptm nazýva snda 522 Kndenzátrvé (elektrstatické) meniče elektrstatické sily - vysielače dpad zvuku zmena C - prijímače (mikrfóny)

aktívna plcha p ŽE U p ŽE φ 1 5 mm M M R výst ŽE b) M a) Obr 33 c) UZ frekvencie: malé rzmery tenké membrány (pkvený plast 1 20 µm) Elektret - netreba plarizačné napätie "Sell systém" - pre plchu viacnásbný br84b Zdrsnená elektróda br84c Využitie Si (i ak membrána) Príklad : Vytvrená Si membrána 0,8 x 0,8 mm, h = 150 nm, Al pkvenie 100 nm V ďalšej časti Si substrátu je elektrnika Budenie meničv: ~ 10 100 V Meniče sú širkpásmvé, f medz 50 300 khz Pznámka: Reciprčný režim mžný Mikrfóny - vyská citlivsť, veľké Δ f Tvary: rvina, valec, guľa bmedzene (guľvý vrchlík) 523 Elektrický výbj iskra - zdrj UZ vĺn tlejivý výbj - príjem UZ vĺn Elektrická iskra - vysielač UZ vĺn Elektrická iskra - výbj medzi elektródami

+ veľká intenzita zvuku strmá nábežná hrana širké frekvenčné spektrum, d pčuteľných d cca 500 khz kvázibdvý zdrj zvuku - iskra - zdrj prúch, nutné sú drušenia (tienenia) dráha iskry je náhdná - menšia presnsť výbušné prstredia!!! Realizácia: statický zdrj - ptrebné Vn (8 10 kv), menej vhdný impulzný zdrj - Vn impulzný transfrmátr br 34 + R nab C Trvn R nabíjacia linka štart Ty D 0 N 1 N 2 C L iskra Obr 34 C sa nabíja z + cez R nab (50 300 V) štart tvrí Ty a C je vybíjaný d primáru Trvn N 2 >> N 1 U výst je vyské (impulz) nabíja sa "nabíjacia linka" (kaxiálny kábel) s kapacitu C L U medzi elektródami rastie inizačný prces U prekrčí elektrickú pevnsť vzduchu kanálvý výbj energia z nabíjacej linky W L = 1/2 C L U 2 prierazu

Optimálna medzera medzi elektródami je 0,3 0,6 mm (intenzita a presnst plhy iskry) Vlastné meniče - žiariče a) s výbjm p pvrchu b) medzi hrtmi d izlant a) elektródy Obr 35 elektródy izlant b) Tlejivý výbj (prijímač UZ vĺn) stabilný výbj, definvaný pre I = 10-5 1A (nízke tlaky-trubice) parametre výbja závisia d p (aj akustický p) elektrické parametre vieme vyhdntiť Vlastnsti : malé rzmery - bdvý prijímač bez hmtných phyblivých častí - vyská medzná f reciprčný režim práce kmplikvané napájanie - knšt = U N cca 4 kv výbušné prstredie nestabilita výbja : (citlivsť, vlastné kmitanie)

U v (300 400V) M1 0,5 0,6mA C f R f +U N 3,5 4kV 10n Rt T 5M A výstup Obr 36 - výbj je medzi dvmi zahrtenými elektródami - prúd pri atm tlaku bmedzený dprm (na 10-5 1A), inak vzniká iskra - pretekajúci prúd závisí d tlaku - riešenie s "anténu" A Pznámka: Nestabilita výbja - vážny prblém Prijímač sa náhdne stáva kmitajúcu sústavu, vydávajúcu zvuk (prskanie), čím je vyradený z činnsti Tt bráni zatiaľ jeh vážnejšiemu využitiu 53 Pvrchvé akustické vlny - PAV (Niekedy nazývané pdľa význačnéh pracvníka "Rayleighih vlny") - šíria sa p pvrchu tuhých telies - c je vyská vyské f (10 - ky MHz) - filtre, analyzátry plynv, vlhkmery - budenie - interdigitálne meniče, (hrebeňvé elektródy na piezkeramickej pdlžke) - rzmery a charakter meničv základná f (napr pre 30 MHz šírka 25 µm, medzery 25 µm) Senzr - dva interdigitálne meniče, medzi nimi je aktívna (selektívna) vrstva

f vst tlmiaca vrstva vysielač meniče citlivá vrstva PAV prijímač tlmiaca vrstva piezkeramická pdlžka f výst Obr 37