SU698674A1 - Ultrasonic generator with frequency self-tuning - Google Patents

Ultrasonic generator with frequency self-tuning

Info

Publication number
SU698674A1
SU698674A1 SU772530061A SU2530061A SU698674A1 SU 698674 A1 SU698674 A1 SU 698674A1 SU 772530061 A SU772530061 A SU 772530061A SU 2530061 A SU2530061 A SU 2530061A SU 698674 A1 SU698674 A1 SU 698674A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
acoustic
signal
output
sensors
transducer
Prior art date
Application number
SU772530061A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Казимирович Пястун
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6495
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6495 filed Critical Предприятие П/Я Р-6495
Priority to SU772530061A priority Critical patent/SU698674A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU698674A1 publication Critical patent/SU698674A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

1one

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике, к област м машиностроени  и электронного приборостроени  и может быть использовано, в частности, в ультразвуковых технологических установках дл  сварки микроконтактов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.The invention relates to ultrasound technology, the field of mechanical engineering and electronic instrumentation, and can be used, in particular, in ultrasonic technological installations for welding microcontacts of semiconductor devices and integrated circuits.

Известны ультразвуковые генераторы содержащие усилитель мощности, акустический датчик, установленный на нерабочем торце преобразовател , и цепь обратной св зи 1.Ultrasonic generators containing a power amplifier, an acoustic sensor mounted on the non-operating end of the converter, and a feedback circuit 1 are known.

Однако эти генераторы сложны в настройке и ненадежны.However, these generators are difficult to configure and unreliable.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  ультразвуковой генератор с автоподстройкой частоты , содержащий последовательно соединенные задающий генератор независимого возбуждени , усилитель мощности , акустический преобразователь, образующие цепь обратной св зи два акустических датчика, установленных поThe closest to the invention in its technical essence is an ultrasonic oscillator with automatic frequency control, containing a series-connected master oscillator of independent excitation, a power amplifier, and an acoustic transducer, which form a feedback circuit with two acoustic sensors installed along

обе стороны от узла механических колебаний , два логарифмических усилител , -выходы которых соединены с входами дифференциального каскада, выход которого подключен к входу управлени  частотой задающего генератора независимого возбуждени .both sides of the mechanical oscillation assembly, two logarithmic amplifiers, the outputs of which are connected to the inputs of the differential stage, the output of which is connected to the frequency control input of the master oscillator of the independent excitation.

Однако в этом генераторе невозможна точна  подстройка частоты на резонанс акустического преобразовател .However, in this generator it is impossible to precisely adjust the frequency to the resonance of the acoustic transducer.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение жесткого поддержани  резонансно го режима работы акустического преобразовател .The aim of the invention is to ensure the rigid maintenance of the resonant mode of operation of the acoustic transducer.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены два выпр мител , сумматор и вычитающее устройство.The goal is achieved by the introduction of two rectifiers, an adder and a subtractive device.

Claims (2)

На фиг. 1 схематично изображено распределение амплитуд механических колебаний и двух точках А и Б, расположенных по обе стороны от узла колебаний О в режиме холостого хода (точки U и Uj. ) ив режиме работы на нагрузку (точки и I и и 2. ); на фиг. 2 функционалр ма  схема ультразвукового генератора с автоподстройкой частоты. Ультразвуковой генератор содержит последовательно соединенные задающий генератор 1 независимого возбуждени , усилитель 2 мощности, акустический преобразователь 3 и образующие цепь обратной св зи два акустических датчика 4, соединенных соответственно через выпр мители 5 и 6 с входами суммато- ра 7 и вычитающего устройства 8, выходы которых подключены, соответственно , к входам логарифмических усилителе 9 и 10, Выходы логарифмических усилителей 9 и 10 соединены с входами дифференциального каскада 11, выход которого подключен к входу управлени  частотой задающего генератора 1. Работает ультразвуковой генератор следующим образом. Задающий генератор 1 независимого возбуждени  генерирует сигнал с частотой , соответствующей резонансной часто те акустического преобразовател  3. Эт сигнал усиливаетс  до нужной величины усилителем 2 мощности и подаетс  на акустический преобразователь 3 дл  его возбуждени . Ультразвуковые колебани , возникающие при этом в преобразователе 3, возбуждают в акустических датчиках 4 электрический сигнал. Акустические датчики 4 установлены по обе стороны от узла механических колебаний на таком рассто нии друг от друга, чтобы при самых неблагопри тных услови х ра- боты преобразовател  3 на нагрузку узел не выходил за пределы датчиков 4. Дл  удовлетворени  этому условию и дл  получени  максимальной крутизны преобразовани  амплитуды механических колебаний в электрический сигнал рассто ние между датчиками 4 должно удовлетвор т условию: ,. щ а(1) с - рассто ние между датчиками h - пор дковый номер узла вдол оси преобразовател , начина  с уала активного элеме та; hi максимально возможное изм нение резонансной длины во ны в преобразователе; v- величина зоны нечувствител ности датчика. Далее сигналы с акустических датчик 4 выпр мл ютс  выпр мител ми 5 и 6, выходной сигнал которых пропорционален амплитудам входных сигналов и не зависит от их частоты и фазового соотношени . С каждого выпр мител  5 и 6 сигналы поступают на сумматор 7 и вычитающее устройство 8, производ щие соот-ветственно , алгебраическое сложение и алгебраическое вычитание двух входных сигналов. Выходной счгнап сумматора 7, равный сумме амплитуд сигналов, снимаемых с акустических датчиков 4, поступает на логарифмический усилитель 9, а выходной сигнал с вычитающего устройства 8, равный разности амплитуд тех же сигналов, поступает на логарифмический усилитель 10. С выхода логарифмических усилителей 9 и 10 прологарифмированные сумма и разносить входных сигналов цепи обратной св зи поступают на дифференциальный каскад 11, где производитс  вычитание логарифма суммы из логарифма разности входных сигналов. Выходной сигнал дифференциального каскада 11 одисьюаетс  выражением: Bbix- g - V og VUz (2) илиа U-1-KUg тгттг где и дни - выходной сигнал .цепи об- ратной св зи; ( J - амплитуда сигнала, снимаемого с первого (условного датчика); Ij - амплитуда сигнала, снимаемого со второго датчика. Сигнал И вых. с выхода дифференциального каскада 11 подаетс  в цепь управлени  частотой задающего генератора 1 дл  его настройки на частоту резонанса акустического преобразовател  3. Этот сигнал однозначно определ ет как направление ухода резонансной длины волны, так и его абсолютную величину. Это следует из рассмотрени  треугольников и (фиг. 1), откуда можно записать равенство: Ug OB-л На - величина ухода резонансной длины волны при работе на нагрузку. Отсюда находим: и;-.и Введ  в выражение (5) коэффициент Y. г посто нный дл  каждого конкретного акустического преобразовател  и определ ющий положение узла механи- ческих колебаний относительно акустичес ких датчиков 1 и 2 в режиме холостого хода, можем записать равенство: и; 2 однозначно определ ющее направление и величину ухода резонансной длины волны в акустическом преобразователе. Прологарифмировав это выражение получим вы ражение, определ шэщее величину выходного сигнала цепи обратной св зи (3). Коэффициент К вводитс  в вычитающее устройство 8 путем изменени  коэф фициента передачи по соответствующему входу. Все узлы в цепи автоподстройки частоты производ т обработку амплитуд сигналов, снимаемых с двух акустических датчиков, независимо от их частоты и фазового соотношени . Следовательно, диапазон автоподстройки зависит только от конструктивных параметров преобразо вател , в частности от рассто ни  межд акустическими датчиками. Поэтому ультр звуковой генератор допускает оператив ную замену акустических преобразователей бе,з дополнительной подстройки цепей обратной св зи и обеспечивает высокую точность поддержани  резонансного режима работы ультразвуковой- установки. Формула изобретени  Ультразвуковой генератор с автоподстройкой частоты, содержащий последовательно соединенные задающий генератор независимого возбуждени , усилитель мощности , акустический преобразователь, образующие цепь обратной св зи два акустических датчика, установленных по обе стороны от узла механических колебаний, два логарифмических усилител , выходы которых соединены с входами дифференциального каскада, выход которого подключен к входу управлени  частотой задающего генератора независимого возбужде -. ни , отличающийс  тем, чтО| с целью обеспечени  жесткого поддержани  резонансного режима работы акустического преобразовател , в устройство введены два выпр мител , а также сумматор и вычитающее устройство, входы ко торых через выпр мители параллельно со е.динены с двум  акустическими датчиками , а выходы их соединены с входами логарифмических усилителей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Донской А. Ф., Келлер О. К., Кратыш Г. С. Ультразвуковые электро- технологические установки. Энерги , 1968, с. 171-174. FIG. 1 schematically shows the distribution of the amplitudes of mechanical oscillations and two points A and B located on either side of the oscillation node O in idling mode (points U and Uj.) And in the load mode (points and I and 2.); in fig. 2 A functional diagram of an auto-tuning ultrasound generator. The ultrasonic generator contains an independent excitation generator 1 connected in series, a power amplifier 2, an acoustic transducer 3 and two acoustic sensors 4 forming a feedback circuit, connected respectively via rectifiers 5 and 6 to the inputs of the adder 7 and the subtractor 8, the outputs of which connected, respectively, to the inputs of the logarithmic amplifier 9 and 10, the outputs of the logarithmic amplifiers 9 and 10 are connected to the inputs of the differential stage 11, the output of which is connected to the control input and a frequency oscillator 1. Works ultrasound generator as follows. The master oscillator 1 of independent excitation generates a signal with a frequency corresponding to the often resonant acoustic transducer 3. This signal is amplified to the desired value by power amplifier 2 and fed to acoustic transducer 3 to excite it. Ultrasonic oscillations arising in this case in the transducer 3 excite an electrical signal in the acoustic sensors 4. Acoustic sensors 4 are installed on either side of the mechanical oscillation assembly at such a distance from each other that, under the most unfavorable operating conditions of the converter 3 for the load, the node does not go beyond the limits of sensors 4. To satisfy this condition and to obtain the maximum slope converting the amplitude of the mechanical oscillations into an electrical signal; the distance between the sensors 4 must satisfy the condition:,. Split (1) s - distance between sensors h - sequence number of the node along the axis of the converter, starting from the shaft of the active element; hi is the maximum possible change in the resonant length of the wave in the transducer; v is the value of the dead zone of the sensor. Further, the signals from the acoustic sensor 4 are rectified by rectifiers 5 and 6, the output of which is proportional to the amplitudes of the input signals and does not depend on their frequency and phase relation. From each rectifier 5 and 6, the signals are fed to the adder 7 and the subtractive device 8, producing, respectively, algebraic addition and algebraic subtraction of two input signals. The output terminal of the adder 7, equal to the sum of the amplitudes of the signals taken from the acoustic sensors 4, goes to the logarithmic amplifier 9, and the output signal from the subtractor 8, equal to the difference of the amplitudes of the same signals, goes to the logarithmic amplifier 10. From the output of the logarithmic amplifiers 9 and 10 Prologized sum and spread of the input signals of the feedback circuit are fed to the differential stage 11, where the logarithm of the sum from the logarithm of the difference of the input signals is subtracted. The output signal of the differential stage 11 is defined by the expression: Bbix-g - V og VUz (2) or U-1-KUg where and days is the output signal of the feedback circuit; (J is the amplitude of the signal taken from the first (conditional sensor); Ij is the amplitude of the signal taken from the second sensor. The signal AND output from the output of the differential stage 11 is fed into the frequency control circuit of the master oscillator 1 to adjust it to the resonant frequency of the acoustic transducer 3 This signal unambiguously determines both the direction of departure of the resonant wavelength and its absolute value, which follows from the consideration of the triangles and (Fig. 1), where the equality can be written: Ug OB-l H is the amount of care of the resonance length waves at work on the load. From this we find: and; -. and Enter in the expression (5) the coefficient Y. г constant for each particular acoustic transducer and determining the position of the mechanical vibration node relative to acoustic sensors 1 and 2 in idle mode course, we can write the equality: and; 2 uniquely defining the direction and magnitude of the departure of the resonant wavelength in the acoustic transducer. Having transcribed this expression, we obtain an expression that determines the equivalent value of the output signal of the feedback circuit (3). The coefficient K is introduced into the subtractor 8 by changing the transmission coefficient at the corresponding input. All nodes in the frequency control circuit process the amplitudes of the signals taken from the two acoustic sensors, regardless of their frequency and phase relation. Consequently, the self-tuning range depends only on the design parameters of the transducer, in particular, on the distance between acoustic sensors. Therefore, the ultrasonic sound generator allows for rapid replacement of acoustic transducers without additional tuning of the feedback circuits and ensures high accuracy in maintaining the resonant mode of operation of the ultrasound unit. The invention Ultrasonic oscillator with frequency control, containing a series-connected master oscillator of independent excitation, power amplifier, acoustic transducer, forming a feedback circuit two acoustic sensors installed on both sides of the mechanical oscillation node, two logarithmic amplifiers, the outputs of which are connected to the differential inputs cascade, the output of which is connected to the frequency control input of the master oscillator of independent excitation -. nor, characterized by what | In order to ensure the rigid maintenance of the resonant mode of operation of the acoustic transducer, two rectifiers, as well as an adder and a subtractive device, are introduced into the device, the inputs of which are rectified in parallel with two acoustic sensors, and their outputs are connected to the inputs of logarithmic amplifiers. Sources of information taken into account during the examination 1. Donskoy A. F., Keller O. K., Kratysh G. S. Ultrasonic electro-technological installations. Energy, 1968, p. 171-174. 2.Авторское свидетельство СССР № 492313, кл. В 06 В 1/02, 1974.2. USSR author's certificate number 492313, cl. B 06 B 1/02, 1974. fuz. /fuz. / fvjfvj i 5i i 5i
SU772530061A 1977-10-06 1977-10-06 Ultrasonic generator with frequency self-tuning SU698674A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772530061A SU698674A1 (en) 1977-10-06 1977-10-06 Ultrasonic generator with frequency self-tuning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772530061A SU698674A1 (en) 1977-10-06 1977-10-06 Ultrasonic generator with frequency self-tuning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU698674A1 true SU698674A1 (en) 1979-11-25

Family

ID=20727330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772530061A SU698674A1 (en) 1977-10-06 1977-10-06 Ultrasonic generator with frequency self-tuning

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU698674A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687962A (en) * 1986-12-15 1987-08-18 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Ultrasonic horn driving apparatus and method with active frequency tracking
EP2574300A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-03 Covidien LP Logarithmic amplifier, electrosurgical generator including same, and method of controlling electrosurgical generator using same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687962A (en) * 1986-12-15 1987-08-18 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Ultrasonic horn driving apparatus and method with active frequency tracking
EP2574300A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-03 Covidien LP Logarithmic amplifier, electrosurgical generator including same, and method of controlling electrosurgical generator using same
US10376301B2 (en) 2011-09-28 2019-08-13 Covidien Lp Logarithmic amplifier, electrosurgical generator including same, and method of controlling electrosurgical generator using same
US11076906B2 (en) 2011-09-28 2021-08-03 Covidien Lp Logarithmic amplifier, electrosurgical generator including same, and method of controlling electrosurgical generator using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3716263A1 (en) Structural damper
SU698674A1 (en) Ultrasonic generator with frequency self-tuning
US5600251A (en) Surface electric potential sensor drive and induction noise cancellation circuit
US4449235A (en) Electronic cancelling of acoustic traveling waves
SU775637A1 (en) Temperature measuring device
Khmelev et al. Measuring instrument of impedance characteristics of the ultrasonic vibrating systems
SU633615A1 (en) Ultrasonic oscillation system
JPH0574835B2 (en)
SU1189427A1 (en) Tone transducer
Wen et al. Frequency adaptive driver for ultrasonic vibrators with motional current feedback
SU993436A1 (en) Ultrasonic device with automatic stabilization of oscillations amplitude of electromechanic transducer
SU578065A1 (en) Ultrasonic surgery apparatus
SU1597234A1 (en) Ultrasonic radiator
SU731863A1 (en) Acoustooptic device for deflecting optic radiation and shifting radiation frequency
SU1499422A1 (en) Ultrasonic signal processing apparatus
SU163879A1 (en) METHOD OF REMOTE MEASUREMENT OF DISPLACEMENTS USING ULTRASOUND VIBRATIONS
SU315476A1 (en)
SU1765806A1 (en) Device for making stable speed air flows
SU939968A1 (en) Temperature pickup
SU460897A1 (en) The method of excitation of bending vibrations in the tool
SU1744267A1 (en) Device for measuring speed of gas-air flow
SU492313A1 (en) Ultrasonic generator with automatic frequency control
SU618666A1 (en) Electret pressure sensor
SU794532A1 (en) Ultrasonic liquid rate meter
SU1429088A1 (en) Instrument transducer with correction of characteristic