PL60848B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.VII.1968 i(P 128 167) 5.XII.1970 60848 KI. 21 e, 29/22 MKP G 01 ** 29/22 CZYTELNIA Twórca wynalazku: Andrzej Stepnowski Wlasciciel patentu: Politechnika Gdanska (Katedra Radionawigacji), Gdansk (Polska) Sposób pomiaru immitancji piezomagnetycznych i piezoelektrycz¬ nych przetworników ultradzwiekowych Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru immitancji piezomagnetycznych i piezoelektrycz¬ nych przetworników ultradzwiekowych.Dotychczas stosowano sposoby pomiaru immi¬ tancji przetworników ultradzwiekowych, realizo¬ wane w oparciu o znana bezposrednia metode po¬ miaru mostkowego, polegajaca na przeprowadze¬ niu szeregu operacji równowazenia mostka admi- tancji lub impedancji, do którego dolaczony jest przetwornik, dla wybranych czestotliwosci z zakre¬ su pomiarowego, a nastepnie okresleniu dla tych czestotliwosci kolejnych wartosci mierzonej immi¬ tancji. Umozliwia to zdjecie wykresów Arganda przetwornika w plaszczyznie Y lub Z. Przy czym, indykacji stanu równowagi mostka dokonuje sie na wskazniku szerokopasmowym, jak na przyklad woltomierz lampowy lub oscylograf, gdyz przepro¬ wadzenie pomiarów przy uzyciu indykatora selek¬ tywnego byloby bardzo uciazliwe, ze wzgledu na koniecznosc sledzenia zmian czestotliwosci gene¬ ratora na indykatorze.Glówna wada znanych sposobów polega na tym, ze dla uzyskania uzytecznej dokladnosci pomiaru immitancji przetworników konieczne jest stosowa¬ nie wytlumianego zbiornika pomiarowego o bez- odbiciowych sciankach. Powstajace bowiem w nie- wytlumianym zbiorniku odbicia wzbudzaja paso¬ zytnicze i harmoniczne rodzaje drgan rezonanso¬ wych przetwornika, przejawiajace sie w formie znieksztalcen podstawowego kola mierzonej immi- 10 15 20 25 30 2 tancji na wykresie Arganda, a szerokopasmowosc stosowanych indykatorów nie umozliwia skutecz¬ nego stlumienia tych rodzajów drgan w samym ukladzie pomiarowym. Wytlumianie zbiornika po¬ miarowego jest jednak sprawa skomplikowana i kosztowna. Poza tym nie zapewnia jednakowo silnego tlumienia odbic w szerszym zakresie cze¬ stotliwosci, a w efekcie uzyskania stalej doklad¬ nosci pomiaru immitancji przetworników dla róz¬ nych pasm czestotliwosci.Dalsza ujemna cecha znanych sposobów, która jest równiez konsekwencja szerokopasmowosci uzy¬ wanych indykatorów stanu równowagi mostka, jest mala odpornosc ukladu pomiarowego na szumy osrodka i urzadzen.Celem wynalazku jest usuniecie wad i niedosko¬ nalosci znanych sposobów pomiaru immitancji przetworników ultradzwiekowych przez elektro¬ niczna eliminacje dyskutowanych rodzajów drgan rezonansowych przetwornika i szumów w mostko¬ wym ukladzie pomiarowym, co umozliwia dokony¬ wanie pomiarów w zwyklych niewytlumianych zbiornikach pomiarowych z wieksza dokladnoscia, niz w dotychczas znanych sposobach.Cel ten zostal osiagniety przez dokonywanie automatycznego dostrojenia czestotliwosci srodko¬ wej wzmacniacza selektywnego, dolaczonego do mostka pomiarowego, do czestotliwosci generatora zasilajacego przetwornik przez mostek, przed kazda kolejna operacja równowazenia mostka dla danej 60848r: 3 czestotliwosci pomiarowej. Nastepnie, po zrówno¬ wazeniu mostka w oparciu o indykacje jego stanu równowagi na mierniku dolaczonym do wzmac¬ niacza selektywnego, okresla sie kolejne wartosci mierzonej immitancji w waskim pasmie czestotli¬ wosci, wyodrebnionym za pomoca omawianego Wzmacniacza selektywnego.Istotna zaleta wynalazku jest uzyskanie duzej dokladnosci i pewnosci pomiaru, wiekszej, niz w dotychczas znanych sposobach, przy jednoczes¬ nym usunieciu glównej niedogodnosci technicznej tych sposobów, polegajacej na koniecznosci wytlu- miania*Vbiornika pomiarowego. Inne korzysci tech¬ niczne,^wynikajace ze stosowania wynalazku pole¬ gaja na stalej i duzej dokladnosci pomiaru, dowol¬ nych przetworników ultradzwiekowych, bez wzgle¬ du na rodzaj osrodka obciazajacego i czestotliwosc pracy, a takze na duzej odpornosci ukladu pomia¬ rowego na .zaklócenia szumowe. Wynalazek mozna równiez jEasto&oWac* <}o precyzyjnych pomiarów przetworników elektroakustycznych, takich, jak glosniki lub mikrofony, oraz w pomiarach filtrów elektromechanicznych.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat funkcjonalny mostkowego ukladu pomiarowego, fig. 2 przykladowo wykresy Arganda w plaszczyznie Y.Mostkowy uklad pomiarowy wedlug fig. 1 skla¬ da sie ze stabilnego generatora sygnalowego 1, któ¬ ry ma dolaczony cyfrowy licznik czestotliwosci 8.Jedno wyjscie generatora sygnalowego 1 jest po¬ laczone z wejsciem mostka admitancji lub impe- dancji 2, natomiast drugie wyjscie jest polaczone poprzez uklad automatyki 6, z wzmacniaczem lub odbiornikiem selektywnym 4, do którego wyjscia dolaczony jest miernik 5. Ponadto, wyjscie most¬ ka 2 jest polaczone z wejsciem wzmacniacza selek¬ tywnego 4, a w ramie mostka 2 jest wlaczony przetwornik ultradzwiekowy 3, umieszczony w zbiorniku pomiarowym 7.Sposób pomiaru jest opisany nizej. Sygnal wyj¬ sciowy z generatora 1 o danej czestotliwosci po¬ miarowej podawany jest do mostka 2, zasilajac w ten sposób przetwornik 3, podlaczony w ramie mostka 2 i umieszczony w zbiorniku pomiaro¬ wym 7, posiadajacym niewytlumione scianki. Cze¬ stotliwosc tego sygnalu kontrolowana jest cyfro¬ wym licznikiem czestotliwosci 8.Jednoczesnie nastepuje automatyczne dostroje¬ nie czestotliwosci srodkowej kalibrowanego wzmac¬ niacza lub odbiornika selektywnego 4 dolaczonego do mostka 2, a spelniajacego wraz z dolaczonym do niego miernikiem 5 role indykatora stanu rów¬ nowagi mostka, do czestotliwosci generatora 1 przez uklad automatyki 6, którym jest uklad hete- rodyny nadaznej. Nastepnie dokonuje sie operacji równowazenia mostka 2 dla danej czestotliwosci pomiarowej i po doprowadzeniu mostka do stanu równowagi indykowanym na mierniku 5 dolaczo¬ nym do wyjscia wzmacniacza lub odbiornika se¬ lektywnego 4, okresla sie wartosci skladowych rze- 60848 l ^ 4 czywistyeh i urojonych mierzonej immitancji prze¬ twornika. Przy czym, wskutek dokladnego zestro¬ jenia czestotliwosci srodkowej wzmacniacza 4 z czestotliwoscia generatora 1, pomiaru dokonuje 5 sie w bardzo waskim pasmie czestotliwosci, okres¬ lonym selektywnoscia wzmacniacza lub odbiornika selektywnego 4. W srodku tego pasma, które w omawianym przykladzie wykonania wynosi kilka¬ nascie hertzów, lezy aktualna czestotliwosc pomia- 10 rowa, kontrolowana na liczniku cyfrowym 8.Zapewnia sie w ten sposób silne stlumienie drgan pasozytniczych i harmonicznych przetwornika oraz szumów, co w efekcie umozliwia dokladne okresle¬ nie immitancji przetwornika dla danej czestotli- w wosci pomiarowej. Powtarzajac kolejno dla kaz¬ dej czestotliwosci pomiarowej opisana procedure pomiaru, uzyskuje sie nieznieksztalcone wykresy Arganda, adekwatne do przebiegu admitancji lub impedancji przy jednoczesnym zapewnieniu duzej 20 dokladnosci i pewnosci pomiaru.Na fig. 2 przedstawiono przykladowo wykresy Arganda w plaszczyznie admitancji zespolonej Y, zmierzone dla przetwornika piezomagnetycznego o czestotliwosci rezonansowej fr równej 31,5 kHz 25 przy pomocy sposobu wedlug wynalazku w ukla¬ dzie pomiarowym, przedstawionym na fig. 1, gdzie krzywa A jest otrzymana dla przetwornika obcia¬ zonego woda w niewytlumionym zbiorniku pomia¬ rowym o szklanych sciankach, a krzywa B jest 30 otrzymana dla tego samego przetwornika, pracu¬ jacego bez obciazenia, to znaczy w powietrzu. Na osi poziomej wykresu odklada sie wartosci prze¬ wodnosci rzeczywistej G, a na osi pionowej prze¬ wodnosci urojonej -jB. Za jednostke przyjeto mi- 35 lisimensy mS, przy czym odleglosc miedzy liniami siatki wykresu wynosi 20 mS, a punkt O oznacza poczatek ukladu wspólrzednych. Jak widac, zdjete wykresy Arganda nie posiadaja zadnych znieksztal¬ cen i odtwarzaja dokladnie przebieg zmierzonej 40 immitancji przetwornika, niezaleznie od rodzaju obciazenia. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób pomiaru immitancji piezomagnetycznych 45 i piezoelektrycznych przetworników ultradzwieko¬ wych, polegajacy na zdjeciu w ukladzie mostko¬ wym, do którego dolaczony jest przetwornik, wy¬ kresów Arganda w plaszczyznie Y lub Z znamien¬ ny tym, ze kolejnych operacji równowazenia most- 50 ka pomiarowego (2), dla kazdej czestotliwosci po¬ miarowej, dokonuje sie po uprzednim automatycz¬ nym dostrojeniu przez uklad automatyki (6), cze-j^ stotliwosci srodkowej wzmacniacza lub odbiorni¬ ka selektywnego (4), dolaczonego do mostka (2), do 55 czestotliwosci generatora (1) zasilajacego przetwor¬ nik (3) przez mostek (2), a nastepnie w oparciu o indykacje stanu równowagi mostka (2), na mier¬ niku (5) dolaczonym na wyjscie wzmacniacza lub odbiornika selektywnego (4), okresla sie kazdora- 60 zowo wartosci mierzonej immitancji przetworni¬ ka (3), w waskim pasmie czestotliwosci, okreslo¬ nym . selektywnoscia wzmacniacza lub odbiornika selektywnego (4).KI. 21 e, 29/22 60848 MKP G 01 p, 29/22 s r j r ? 3 / i *J — * k r 6 r ? _i r 1/ »» 4 r ii HZ) fig. 1 -jB [mS] \ \k \v L \r \i Wr BF m m v\\ L / f ¦^ ^v ^ ***, V £ r ^ _ — \ ^T ' r J^ n* ^H ^ * ^p^; 3^ A A/ f% fl/| \ ft 4* ^ y_ 0 fw5J /ty 2 PL