5.51

Акустические нелинейные эффекты

м, отн. ед. 1,0-

относительно оси расположения пдс составляла 10~ -10~ от отраженного сигнала на основной гармонике. причем сигнал на удвоенной частоте был одновременно зафиксирован как гаирокополосным преобразователем, так и емкостным датчиком.

присутствие второй гармоники было обнаружено и в акустическом сигнале, прогаедгаем через пдс. в этом случае в данной

регистрации возможно

65/, МГц

Рис. 5.12. Генерация второй гармоники ПАВ

аддитивное наложение двух нелинейных процессов, связанных с нелинейностью пдс и нелинейностью монодоменного образца. при сравнении результатов по отпогаению интенсив-ностей прогаедгаих через пдс сигналов на основной частоте и второй гармонике и тех же сигналов для монодоменного образца оказалось, что в нервом случае интенсивность второй гармоники возросла на 10-20 %. с увеличением амплитуды импульсов на основной частоте амплитуда импульсов второй гармоники нелинейно возрастала (рис. 5.13). при этом в за- j тн. ед.

Рис. 5.13. Зависимость интенсивности сигнала второй гармоники от амплитуды относительной деформации первой гармоники

1,0 -

0,5 -

висимости интенсивности на основной частоте / от величины переменного напряжения на преобразователе U (рис. 5.14) наблюдается нелинейное уменьгаение / с ростом [/, что связано с нелинейным увеличением интенсивности сигнала второй гармоники /(2а;).

точно такое же поведение интенсивности наблюдалось и при генерации второй гармоники на частотах, удовлетворяюгцих более высоким резонансам: а; = 63 мгц, 2а; = 126 мгц и далее на всех высгаих гармониках.

70 (7, В

Рис. 5.14. Зависимость интенсивности первой (1) и второй (2) гармоник ПАВ от приложенного к преобразователю напряжения

Используя приведеппые выше выражения для коэффициента отражения и обш,ую модель нелинейного распространения акустических волн [118], интенсивность второй гармоники ИАВ 1{2и) при пелипейном отражении ИАВ на основной частоте {и) можно представить в виде

sin(gd)

Следовательно, интенсивность /(2а;) имеет квадратичную зависимость относительно /(а;), что и наблюдается на рис. 5.13. Некоторое падение интенсивности /(а;) с ростом U (рис. 5.14) можно объяснить нелинейным увеличением интенсивности второй гармоники и, следовательно, возрастанием перекачки энергии от первой во вторую гармонику.

Таким образом, проведенные эксперименты указывают на согласованный но фазе процесс пелипейной трансформации акустических волн, падаюгцих на ИДС, во вторую и следуюгцие высшие гармоники.

Глава 6

ГЕНЕРАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ НА ПЕРИОДИЧЕСКИХ ДОМЕННЫХ СТРУКТУРАХ

6.1. Генерация акустических колебаний в ноле электрической или магнитной волны

Эффективная генерация акустических волн в пьезоэлектрическом или магнитоупругом кристалле возможна, если электромагнитное поле меняется на размере порядка длины акустической волны.

Создание таких систем в диапазоне единиц гигагерц и более связано со значительными технологическими трудностями. В то же время ясно, что эффективное преобразование возможно и в однородном электрическом или магнитном поле, если только имеется прострапственпая модуляция параметров среды с периодом порядка длины волны А. Такая модуляция может быть обусловлена внутренними силами, действуюгцими в среде, так что для построения преобразователя не потребуется внеганее воздействие с пространственным масгатабом порядка А. В качестве такого параметра может быть использован пьезомодуль сегпетоэлектрика или ферромагнетика, разбитого на домены. Если ньезоэффект обусловлен стрикцией во внутрен- + - + -нем ноле, то пьезомодуль будет промодулирован в пространстве в соответствии с доменной структурой.

Сформированную в пьезоэлектрическом или магнитном кристалле ПДС в нриложенных переменных соответственно электрическом или магнитном нолях можно рассматривать как систему периодически расположенных источников акустических волн (рис. 6.1). Они образованы границами доменов, имеюгцих противоположные знаки пьезоэлектрических или магнитоупругих коэффициентов. Эффективная генерация возникает нри

Рис. 6.1. Периодическая доменная структура (а) и соответствующие ей источники ультразвуковых колебаний (б)