ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 1 Akustinės bangos Akustinė (garso) banga yra sklindantis tampriosios medžiagos dalelių virpesys. Akustinių virpesių dažnių diapazonas – nuo herco dalių iki 1013 Hz. Akustinės elektronikos įtaisuose dažniausiai naudojami ultragarsiniai (2104–109 Hz) ir hipergarsiniai (109–1013 Hz) virpesiai. Begalinių matmenų kietajame kūne gali sklisti išilginės ir skersinės tūrinės bangos. Sklindant išilginei bangai, kietojo kūno dalelės virpa apie pusiausvyros padėtis kryptimi, sutampančia su bangos sklidimo kryptimi, sklindant skersinei bangai, – kryptimi, statmena bangos sklidimo krypčiai. Kietojo kūno paviršiniu sluoksniu gali sklisti paviršinės bangos. Tada virpa tik paviršinio sluoksnio, kurio storis apytikriai lygus bangos ilgiui, dalelės. Sklindant paviršinei bangai, paviršinio sluoksnio dalelės juda elipsinėmis trajektorijomis. Didžioji elipsės ašis statmena paviršiui, mažoji – lygiagreti su bangos sklidimo kryptimi. Acoustic waves Bangos apibūdinamos bangos ilgiu, virpesių periodu, dažniu, amplitude, sklidimo greičiu. VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 2 VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Akustinės bangos Nagrinėkime išilginius virpesius vienalyčiame strype. ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 3 Akustinės bangos Nagrinėkime išilginius virpesius vienalyčiame strype. Hooke’s law: VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 4 Akustinės bangos Banginės lygties sprendinys aprašo krintančiosios ir atspindėtos bangos superpoziciją. Žinodami poslinkius, galime rasti mechaninius įtempimus. Išilginės bangos greitis Kietajame kūne garso bangos greitis yra apie 105 karto mažesnis už elektromagnetinių bangų sklidimo greitį. Tai leidžia nedidelio ilgio garsolaidžiuose (akustiniuose bangolaidžiuose) gauti didelį signalų vėlinimo laiką. Be to, dėl nedidelio akustinės bangos sklidimo greičio jos ilgis būna mažas. Kai v = 5000 m/s ir f = 1 MHz, l = 5 mm. VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 5 Akustinės bangos Sakykime, kad baigtinio ilgio l strypo kairysis galas yra gerai įtvirtintas, o dešinysis – laisvas. Savųjų virpesių dažniai: Savieji virpesiai ir rezonansiniai reiškiniai gaunami, kai strypo ilgis lygus nelyginiam bangos ketvirčių skaičiui. Vibrations of a rod Vibrations of a rod 1 VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Akustinės bangos ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 6 D:\WDocs\EI_skaidrės\Skaidres\9bending.htm. ABP\_2. Akustinės bangos\bending.htm VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Flexural Bending Mode Shapes and Boundary Conditions ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 7 Flexural Bending Mode Shapes and Boundary Conditions Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University All text and images on this page are ©2006 by Daniel A. Russell and may not used in other web pages or reports without permission VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 8 Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Akustinės bangos ir mechaniniai rezonatoriai ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 9 Akustinės bangos ir mechaniniai rezonatoriai Mechaninių rezonatorių matmenys yra maži, o kokybė – gali būti aukšta (iki 107). Kadangi mechaninių rezonatorių rezonansiniai dažniai priklauso nuo matmenų ir tamprumo modulio, rezonatoriams reikalingos medžiagos, kurių šiluminio plėtimosi koeficientas mažas ir tamprumo modulis – stabilus. Sklidimo greitis priklauso nuo akustinės bangos tipo. Rezonatoriaus savieji dažniai priklauso nuo bangos tipo. Mechaniniams rezonatoriams būdingas didelis savųjų virpesių ir rezonansinių dažnių skaičius. Kai šie dažniai esti arti vienas kito, kyla sunkumų siekiant, kad susižadintų tik pageidaujamo tipo virpesiai. Nepageidaujamų virpesių galima išvengti parenkant rezonatoriaus formą ir virpesių žadinimo būdą. Rectangular Circular VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 10 Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 11 Dan Russell, Ph.D., Applied Physics, Kettering University VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009 12 VGTU EF ESK stanislovas.staras@el.vgtu.lt