RU108152U1

RU108152U1 - DEVICE FOR MEASURING POWER AND FREQUENCY OF ULTRASONIC OSCILLATIONS

Info

Publication number: RU108152U1
Application number: RU2011113050/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Геннадьевич Устьянцев; Евгений Александрович Бунтов; Анатолий Федорович Зацепин; Всеволод Семенович Кортов; Анастасия Сергеевна Рязанова
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2011-09-10

Abstract

1. Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний, включающее блок измерения мощности и частоты, блок индикации, датчик ультразвуковых колебаний, электрически соединенный с блоком измерения мощности и частоты, и корпус, отличающееся тем, что датчик ультразвуковых колебаний размещен вне корпуса. ! 2. Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по п.1, отличающееся тем, что часть электрического соединения датчика ультразвуковых колебаний с блоком измерения мощности и частоты, расположенная между корпусом и указанным датчиком, выполнена в виде гибкого кабеля. ! 3. Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по п.1 или 2, отличающееся тем, что в нем использован датчик ультразвуковых колебаний, максимальный размер рабочей поверхности которого превышает значение 40 мм. ! 4. Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний, включающее блок измерения мощности и частоты, блок индикации и датчик ультразвуковых колебаний, электрически соединенный с блоком измерения мощности и частоты и жестко закрепленный относительно корпуса устройства, отличающееся тем, что датчик ультразвуковых колебаний размещен вне указанного корпуса. ! 5. Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по п.4, отличающееся тем, что в нем использован датчик ультразвуковых колебаний, максимальный размер рабочей поверхности которого превышает значение 40 мм. 1. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations, including a power and frequency measuring unit, an indication unit, an ultrasonic vibration sensor electrically connected to a power and frequency measuring unit, and a housing, characterized in that the ultrasonic vibration sensor is located outside the housing. ! 2. The device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to claim 1, characterized in that the part of the electrical connection of the ultrasonic vibrations sensor with the power and frequency measuring unit located between the housing and the specified sensor is made in the form of a flexible cable. ! 3. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to claim 1 or 2, characterized in that it uses an ultrasonic vibrations sensor, the maximum size of the working surface of which exceeds 40 mm. ! 4. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations, including a power and frequency measuring unit, an indication unit and an ultrasonic vibrations sensor, electrically connected to a power and frequency measuring unit and rigidly fixed relative to the device body, characterized in that the ultrasonic vibrations sensor is located outside the specified corps. ! 5. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to claim 4, characterized in that it uses an ultrasonic vibrations sensor, the maximum size of the working surface of which exceeds 40 mm.

Description

Полезная модель относится к устройствам для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний и может быть использована в медицинских учреждениях, применяющих ультразвуковые диагностические и терапевтические приборы, в организациях, использующих ультразвуковую аппаратуру, например, дефектоскопы, в центрах стандартизации и метрологии, в учебных заведениях при проведении лабораторных работ, а также на предприятиях, выпускающих ультразвуковые приборы, при контроле качества в процессе производства, эксплуатации и ремонта приборов и излучателей ультразвука.The utility model relates to devices for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations and can be used in medical institutions using ultrasonic diagnostic and therapeutic devices, in organizations using ultrasonic equipment, for example, flaw detectors, in standardization and metrology centers, in educational institutions during laboratory works, as well as at enterprises producing ultrasonic devices, during quality control in the process of production, operation and repair of devices and ultrasound emitters.

Известен измеритель мощности ультразвукового излучения типа UPM-DT-100AV фирмы Ohmic Instruments Co. (США, 2005 г.) [http://www.ohmicinstrunients.com/pdf/UPM-DT100AV.pdf|, предназначенный для измерения мощности в диапазоне 0,2÷30,0 Вт излучения диагностических и терапевтических медицинских ультразвуковых приборов, работающих в диапазоне частот от 0,5 до 10 МГц и имеющих максимальный диаметр излучателя ультразвука не более трех дюймов (76,2 мм). В качестве среды для обеспечения контакта между датчиком ультразвуковых колебаний и исследуемым излучателем используется дегазированная вода, находящаяся в соответствующей емкости, параметры которой обусловливают увеличенные массогабаритные характеристики устройства. Вес прибора 4,98 кг (11 фунтов), размеры 20,3×30,4×22,2 см (8×12×8.75 дюймов). Прибор является стационарным лабораторным устройством.Known ultrasonic radiation power meter type UPM-DT-100AV firm Ohmic Instruments Co. (USA, 2005) [http: //www.ohmicinstrunients.com/pdf/UPM-DT100AV.pdf |, designed to measure power in the range of 0.2 ÷ 30.0 W of radiation from diagnostic and therapeutic medical ultrasonic devices operating in the frequency range from 0.5 to 10 MHz and having a maximum ultrasound emitter diameter of not more than three inches (76.2 mm). As a medium for ensuring contact between the ultrasonic vibrations sensor and the studied emitter, degassed water is used, which is in the corresponding container, the parameters of which determine the increased mass and size characteristics of the device. The weight of the device is 4.98 kg (11 pounds), dimensions 20.3 × 30.4 × 22.2 cm (8 × 12 × 8.75 inches). The device is a stationary laboratory device.

Недостатками устройства являются отсутствие возможности измерения частоты ультразвуковых колебаний и увеличенные массогабаритные характеристики (громоздкость).The disadvantages of the device are the inability to measure the frequency of ultrasonic vibrations and increased weight and size characteristics (bulkiness).

Известно устройство для анализа звука и ультразвука, содержащее размещенный в корпусе приемный модуль с расположенными в нем микрофоном (используемым в качестве датчика) и подключенным к его выходу предварительным усилителем, электрической кнопкой и световым индикатором режима измерения, и устройство обработки, соединенное с приемным модулем многожильным удлинительным кабелем и включающее в себя последовательно соединенные блок впалого-цифрового преобразования с логическими входами и выходами и компьютер с индикатором результатов измерений [патент России на полезную модель №81319]. Устройство обеспечивает измерение уровней звукового давления в звуковом и ультразвуковом диапазонах частот.A device for analyzing sound and ultrasound is known, comprising a receiving module located in the housing with a microphone (used as a sensor) located in it and connected to its output by a pre-amplifier, an electric button and a light indicator for the measurement mode, and a processing device connected to the multi-core receiving module an extension cable and including a series-connected unit for the digital-to-digital conversion with logical inputs and outputs and a computer with an indicator of results measurements [Russian patent for utility model No. 81319]. The device provides measurement of sound pressure levels in the sound and ultrasonic frequency ranges.

Недостатком устройства является отсутствие возможности измерения частоты ультразвуковых колебаний, а также конструктивная сложность устройства вследствие размещения его блоков в двух отдельных корпусах - приемном модуле и устройстве обработки.The disadvantage of this device is the inability to measure the frequency of ultrasonic vibrations, as well as the structural complexity of the device due to the placement of its blocks in two separate buildings - the receiving module and the processing device.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для измерения мощности и частоты ультразвукового излучения в ближней зоне ультразвукового поля и контроля плоских излучателей ультразвуковых терапевтических аппаратов - прибор ИМУТАП [http://medprom.ru/medprom/100893 Научно-производственная фирма ООО «ПУЛЬС»]. Устройство включает блок измерения мощности и частоты, блок индикации, корпус, а также электрически соединенный с блоком измерения мощности и частоты датчик (приемник) ультразвуковых колебаний, размещенный в корпусе, имеющем окно (углубление) для обеспечения контакта между рабочей поверхностью датчика ультразвуковых колебаний и излучающей поверхностью исследуемого плоского излучателя ультразвукового аппарата. В качестве среды для обеспечения контакта между датчиком ультразвуковых колебаний и исследуемым излучателем используется вода, находящаяся в указанном углублении корпуса. При габаритных размерах 22×22×9 см и массе не более 1,4 кг прибор является портативным устройством.Closest to the proposed technical solution is a device for measuring the power and frequency of ultrasonic radiation in the near zone of an ultrasonic field and for monitoring flat emitters of ultrasound therapeutic devices - the IMUTAP device [http://medprom.ru/medprom/100893 Scientific and Production Company LLC PULS ]. The device includes a power and frequency measuring unit, an indication unit, a housing, as well as an ultrasonic vibration sensor (receiver), electrically connected to a power and frequency measuring unit, located in a housing having a window (recess) to ensure contact between the working surface of the ultrasonic vibration sensor and the radiating the surface of the investigated flat emitter of the ultrasonic apparatus. As the medium for ensuring contact between the ultrasonic vibration sensor and the studied emitter, water is used, which is located in the indicated recess of the housing. With overall dimensions of 22 × 22 × 9 cm and a weight of not more than 1.4 kg, the device is a portable device.

Устройство по прототипу обеспечивает измерение мощности ультразвукового излучения от 0,2 до 6 Вт в диапазоне частот от 400 до 3000 кГц, при использовании исследуемых излучателей ультразвука терапевтических аппаратов с диаметром излучающей поверхности не более 40 мм. Последнее обусловлено ограниченными размерами окна в корпусе, обеспечивающего контакт между рабочей поверхностью датчика ультразвуковых колебаний и поверхностью исследуемого излучателя. Ограничение размеров окна определяется необходимостью использования в качестве окна только части поверхности корпуса, другая часть поверхности которого занята панелью управления и индикации. Увеличение размеров корпуса ведет к росту массы корпуса, к снижению степени портативности и соответствующему сужению области использования устройства.The prototype device provides measurement of ultrasonic radiation power from 0.2 to 6 W in the frequency range from 400 to 3000 kHz, using the studied ultrasound emitters of therapeutic apparatus with a radiating surface diameter of not more than 40 mm. The latter is due to the limited size of the window in the housing, providing contact between the working surface of the ultrasonic vibrations sensor and the surface of the studied emitter. The window size restriction is determined by the need to use as a window only part of the surface of the housing, the other part of the surface of which is occupied by the control and display panel. An increase in the size of the case leads to an increase in the mass of the case, to a decrease in the degree of portability and a corresponding narrowing of the area of use of the device.

Недостатком прототипа, обусловленным размещением датчика ультразвуковых колебаний в корпусе устройства, является ограничение максимального размера поверхности датчика и максимального размера излучающей поверхности исследуемого излучателя ультразвука значением, равным, в частности, 40 мм, когда эти поверхности имеют форму круга или эллипса. В случае прямоугольной формы поверхности исследуемого излучателя ультразвука допустимый максимальный размер одной из сторон прямоугольника может быть равен значению, меньшему, чем 40 мм, в зависимости от соотношения размеров сторон прямоугольника. Таким образом, прототип не обеспечивает возможности проведения измерений исследуемых излучателей ультразвука, размеры излучающей поверхности которых превышают размеры рабочей поверхности датчика ультразвуковых колебаний устройства по прототипу.The disadvantage of the prototype due to the placement of the ultrasonic vibrations sensor in the device case is the limitation of the maximum size of the sensor surface and the maximum size of the emitting surface of the investigated ultrasound emitter to a value equal, in particular, to 40 mm, when these surfaces have the shape of a circle or ellipse. In the case of a rectangular surface shape of the investigated ultrasound emitter, the permissible maximum size of one of the sides of the rectangle can be equal to a value less than 40 mm, depending on the aspect ratio of the sides of the rectangle. Thus, the prototype does not provide the ability to measure the investigated emitters of ultrasound, the dimensions of the emitting surface of which exceed the dimensions of the working surface of the ultrasonic vibration sensor of the device of the prototype.

Указанное сужает область использования и функциональные возможности устройства-прототипа.The specified narrows the scope and functionality of the prototype device.

Задачей предложенной полезной модели является расширение области использования и функциональных возможностей устройства. Задача решена двумя вариантами полезной модели.The objective of the proposed utility model is to expand the scope and functionality of the device. The problem is solved by two variants of the utility model.

Для решения поставленной задачи устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по первому варианту, включающее блок измерения мощности и частоты, блок индикации, датчик ультразвуковых колебаний, электрически соединенный с блоком измерения мощности и частоты, и корпус, отличается тем, что датчик ультразвуковых колебаний размещен вне корпуса.To solve the problem, the device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to the first embodiment, including a power and frequency measuring unit, an indication unit, an ultrasonic vibration sensor electrically connected to the power and frequency measuring unit, and a housing, characterized in that the ultrasonic vibration sensor is located outside the enclosure.

Кроме того, устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по первому варианту отличается тем, что часть электрического соединения датчика ультразвуковых колебаний с блоком измерения мощности и частоты, расположенная между корпусом и указанным датчиком, выполнена в виде гибкого кабеля.In addition, the device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to the first embodiment is characterized in that a part of the electrical connection of the ultrasonic vibrations sensor with the power and frequency measuring unit located between the housing and said sensor is made in the form of a flexible cable.

Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по второму варианту, включающее блок измерения мощности и частоты, блок индикации и датчик ультразвуковых колебаний, электрически соединенный с блоком измерения мощности и частоты и жестко закрепленный относительно корпуса устройства, отличается тем, что датчик ультразвуковых колебаний размещен вне указанного корпуса.A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to the second embodiment, including a power and frequency measuring unit, an indication unit and an ultrasonic vibration sensor electrically connected to the power and frequency measuring unit and rigidly fixed relative to the device body, is characterized in that the ultrasonic vibration sensor is located outside specified body.

Наконец, устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний по обоим вариантам отличается тем, что в нем использован датчик ультразвуковых колебаний, максимальный размер рабочей поверхности которого превышает значение 40 мм.Finally, the device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations in both cases is characterized in that it uses an ultrasonic vibrations sensor, the maximum size of the working surface of which exceeds 40 mm.

Расположение датчика ультразвуковых колебаний вне корпуса в обоих предложенных вариантах устройства позволяет использовать датчики, максимальный размер рабочей поверхности которых не ограничен размерами корпуса, в частности, превышает значение 40 мм, а также позволяет измерять частоту и мощность ультразвуковых излучателей, максимальный размер поверхности каждого из которых не ограничен и превышает значение 40 мм. При этом путем перемещения датчика ультразвуковых колебаний (на гибком кабеле по первому варианту или вместе с корпусом устройства по второму варианту) по излучающей поверхности исследуемого излучателя обеспечивается топографирование распределения параметров (мощности и частоты) ультразвукового сигнала по поверхности излучателя. Это расширяет область использования и функциональные возможности устройства.The location of the ultrasonic vibrations sensor outside the housing in both proposed variants of the device allows the use of sensors whose maximum size of the working surface is not limited by the dimensions of the housing, in particular, exceeds 40 mm, and also allows you to measure the frequency and power of ultrasonic emitters, the maximum surface size of each of which is not limited and exceeds the value of 40 mm. In this case, by moving the ultrasonic vibrations sensor (on a flexible cable according to the first embodiment or together with the device case according to the second embodiment) along the emitting surface of the studied emitter, the distribution of the parameters (power and frequency) of the ultrasonic signal over the surface of the emitter is provided. This extends the scope and functionality of the device.

Например, предложенное устройство при использовании перемещаемого вышеуказанным образом датчика ультразвуковых колебаний типа Z5M, имеющего диаметр 9,5 мм (GE Sensing & Inspection Technologies), обеспечивает проведение измерений частоты и мощности в нескольких точках излучающей поверхности излучателя ультразвука типа ПВ122-1,25-40Б (ультразвукового преобразователя для контроля крупногабаритных изделий), излучающая поверхность которого имеет форму прямоугольника с размерами 30×40 мм, который вписывается в окружность с диаметром более 40 мм [http://www.control.sp.ru/DeviceKR/P122.html].For example, the proposed device when using the Z5M type ultrasonic vibrations transducer moved above, having a diameter of 9.5 mm (GE Sensing & Inspection Technologies), provides frequency and power measurements at several points on the radiating surface of the PV122-1.25-40B ultrasound emitter (ultrasonic transducer for monitoring large products), the radiating surface of which has the shape of a rectangle with dimensions of 30 × 40 mm, which fits into a circle with a diameter of more than 40 mm [http://www.control.sp.ru/DeviceKR/P 122.html].

Использование указанного датчика ультразвуковых колебаний типа Z5M обеспечивает также проведение измерений частоты и мощности излучателя ультразвука фирмы «Крауткремер», имеющего диаметр 75 мм, или излучателя «Аэротех» с максимальным размером поверхности (шириной), равным 60 мм [«Ультразвуковой контроль материалов», Й.Крауткремер, Г.Крауткремер, Справочник, М., Металлургия, 1991, стр.233, рис.10.34, 10.35].The use of this Z5M type ultrasonic vibration transducer also provides measurements of the frequency and power of an Krautkremer ultrasonic emitter having a diameter of 75 mm or an Aerotech emitter with a maximum surface size (width) of 60 mm [Ultrasonic material control, J . Krautkremer, G. Krautkremer, Handbook, M., Metallurgy, 1991, p. 233, Fig. 10.34, 10.35].

Также может быть выполнено топографирование, в частности, фокусирующего излучателя для физиотерапии (концентратора ультразвуковых колебаний), излучающая поверхность которого представляет собой часть сферы или цилиндра радиусом R (см) [http://www.fizioterapiya.info/?page_id=569 и http://dic.academic.ru/dic.nsf/bsе/98186/Концентратор]. При этом датчик ультразвуковых колебаний с максимальным размером h прикладывается к различным частям (точкам) поверхности исследуемого фокусирующего излучателя и производятся измерения для каждой из указанных частей поверхности. Для достижения требуемой точности измерений обеспечивается выполнение соотношения h>>R (см), в частности, h≥10R (см). С использованием предложенного устройства может быть выявлено распределение параметров ультразвука на плоской поверхности ультразвукового излучателя.Surveying, in particular, of a focusing emitter for physiotherapy (ultrasonic vibration concentrator) can be performed, the emitting surface of which is part of a sphere or cylinder of radius R (cm) [http://www.fizioterapiya.info/?page_id=569 and http : //dic.academic.ru/dic.nsf/bsе/98186/Concentrator]. In this case, an ultrasonic vibration sensor with a maximum size h is applied to different parts (points) of the surface of the investigated focusing emitter and measurements are made for each of these parts of the surface. To achieve the required measurement accuracy, the relation h >> R (cm), in particular, h≥10R (cm), is ensured. Using the proposed device, the distribution of ultrasound parameters on the flat surface of an ultrasonic emitter can be detected.

На фигуре показана блок-схема предложенного устройства для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний.The figure shows a block diagram of the proposed device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations.

Устройство для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний включает блок 1 измерения мощности и частоты, блок 2 индикации, датчик 3 ультразвуковых колебаний и корпус 4. Выход 5 блока 1 измерения мощности и частоты соединен со входом 6 блока 2 индикации.A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations includes a power and frequency measuring unit 1, an indication unit 2, an ultrasonic vibration sensor 3 and a housing 4. The output 5 of the power and frequency measuring unit 1 is connected to the input 6 of the indication unit 2.

В первом варианте полезной модели размещенный вне корпуса 4 устройства датчик 3 ультразвуковых колебаний соединен с блоком 1 измерения мощности и частоты с помощью электрического соединения 7, 8, проходящего через разъем 9, расположенный на корпусе 4 устройства.In the first embodiment of the utility model, an ultrasonic vibration sensor 3 located outside the device body 4 is connected to the power and frequency measuring unit 1 by means of an electrical connection 7, 8 passing through a connector 9 located on the device body 4.

Электрическое соединение датчика 3 ультразвуковых колебаний с блоком 1 измерения мощности и частоты содержит часть 7, находящуюся внутри корпуса 4 между блоком 1 и разъемом 9. Другая часть 8 указанного электрического соединения, расположенная вне корпуса 4 между разъемом 9 и датчиком 3, выполнена в виде гибкого кабеля достаточной длины, обеспечивающей перемещение датчика 3 относительно корпуса 4 и исследуемого излучателя ультразвуковых колебаний (на фигуре не показан). При необходимости эта часть 8 электрического соединения может быть размещена в жесткой цилиндрической трубке (на фигуре не показана) с возможностью вращения этой трубки относительно корпуса 4 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях для соответствующего перемещения датчика 3, расположенного на дальнем от корпуса 4 конце указанной трубки. Разъем 9 не является обязательным элементом устройства. Электрическое соединение 7, 8 может быть выполнено в виде непрерывного кабеля.The electrical connection of the ultrasonic vibration sensor 3 with the power and frequency measuring unit 1 comprises a part 7 located inside the housing 4 between the unit 1 and the connector 9. Another part 8 of the indicated electrical connection located outside the housing 4 between the connector 9 and the sensor 3 is made in the form of a flexible cable of sufficient length, providing movement of the sensor 3 relative to the housing 4 and the investigated emitter of ultrasonic vibrations (not shown in the figure). If necessary, this part 8 of the electrical connection can be placed in a rigid cylindrical tube (not shown in the figure) with the possibility of rotation of this tube relative to the housing 4 in two mutually perpendicular planes for the corresponding movement of the sensor 3 located at the far end of the specified tube from the housing 4. Connector 9 is an optional element of the device. The electrical connection 7, 8 can be made in the form of a continuous cable.

Датчик 3 ультразвуковых колебаний имеет рабочую поверхность 12, обеспечивающую прием ультразвуковых колебаний.The sensor 3 of ultrasonic vibrations has a working surface 12, providing reception of ultrasonic vibrations.

Электрическое соединение 7, 8 в зависимости от диапазона измеряемых частот может представлять собой либо проводный, либо коаксиальный кабель.The electrical connection 7, 8, depending on the range of measured frequencies, can be either a wire or a coaxial cable.

Предложенное устройство может включать отдельно выполненный блок 10 управления, соединенный с блоком 1 измерения мощности и частоты шиной 11 для двусторонней передачи электрических сигналов. Блок 8 управления и блок 2 индикации конструктивно могут входить в состав блока 1 измерения мощности и частоты (на фигуре не показано).The proposed device may include a separately executed control unit 10 connected to the power and frequency measurement unit 1 by a bus 11 for two-way transmission of electrical signals. The control unit 8 and the indication unit 2 can structurally be included in the power and frequency measurement unit 1 (not shown in the figure).

Блоки 1, 2 и 8 устройства размещены в его корпусе 4. При необходимости эти блоки могут быть размещены в конструктивно отдельных частях корпуса 4 устройства. В этом случае часть 8 электрического соединения расположена вне части корпуса, включающей блок 1 измерения мощности и частоты (на фигуре не показано). Блок 1 измерения мощности и частоты может быть выполнен в виде двух и более конструктивно отделенных друг от друга элементов, например, в виде элемента измерения мощности, элемента измерения частоты и соответствующего интерфейса (на фигуре не показано).Blocks 1, 2 and 8 of the device are placed in its housing 4. If necessary, these blocks can be placed in structurally separate parts of the housing 4 of the device. In this case, the electrical connection part 8 is located outside the housing part including the power and frequency measuring unit 1 (not shown in the figure). The power and frequency measurement unit 1 can be made in the form of two or more elements structurally separated from each other, for example, in the form of a power measurement element, a frequency measurement element and a corresponding interface (not shown in the figure).

Во втором варианте предложенной полезной модели для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний расположенный вне корпуса 4 устройства датчик 3 ультразвуковых колебаний жестко закреплен непосредственно на этом корпусе 4, который при достаточно малых, габаритах и массе может использоваться в качестве ручки для перемещения датчика 3 с корпусом 4 относительно исследуемого излучателя ультразвука (на фигуре не показано). При этом датчик 3 соединен с блоком 1 измерения мощности и частоты с помощью части 7 электрического соединения, непосредственно соединенной с датчиком 3. В этом варианте исполнения устройства датчик 3 закреплен на корпусе 4 таким образом, что его рабочая поверхность 12 находится на расстоянии от корпуса 4, достаточном для обеспечения ее контакта с излучающей поверхностью исследуемого излучателя ультразвуковых колебаний. Например, датчик 3 типа П122-1,8-70-ВГ-001 с рабочей поверхность 12 площадью 5,4 см² закреплен на торцевом конце корпуса 4 (имеющем площадь поверхности, равную, в частности, 9 см²), причем рабочая поверхность 12 датчика 3 находится на расстоянии 50 мм от указанной торцевой поверхности корпуса 4.In the second embodiment of the proposed utility model for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations, the ultrasonic vibration sensor 3 located outside the device body 4 is rigidly fixed directly to this body 4, which, if sufficiently small in size and weight, can be used as a handle for moving the sensor 3 with the body 4 relative to the investigated emitter of ultrasound (not shown in the figure). In this case, the sensor 3 is connected to the power and frequency measuring unit 1 by means of a part 7 of the electrical connection directly connected to the sensor 3. In this embodiment, the sensor 3 is mounted on the housing 4 so that its working surface 12 is located at a distance from the housing 4 sufficient to ensure its contact with the radiating surface of the investigated emitter of ultrasonic vibrations. For example, a sensor 3 of type P122-1.8-70-VG-001 with a working surface 12 of 5.4 cm ^{2 is} fixed to the end end of the housing 4 (having a surface area equal, in particular, 9 cm ² ), and the working surface 12 of the sensor 3 is located at a distance of 50 mm from the specified end surface of the housing 4.

В качестве датчика 3 ультразвуковых колебаний, перемещаемого по поверхности исследуемого излучателя, могут применяться контактные и бесконтактные преобразователи различных типов, в частности, пьезоэлектрические преобразователи. Рабочие поверхности 12 контактных преобразователей перед использованием могут покрываться смазками (гелями) для обеспечения плотности контакта с поверхностью излучателя ультразвука.:As a sensor 3 of ultrasonic vibrations, moving on the surface of the investigated emitter, can be used contact and non-contact transducers of various types, in particular, piezoelectric transducers. The working surfaces of 12 contact transducers before use can be coated with lubricants (gels) to ensure tight contact with the surface of the ultrasound emitter .:

В предложенном устройстве для измерения мощности и частоты ультразвуковых колебаний может быть использован датчик 3 ультразвуковых колебаний максимальный размер рабочей поверхности 12 которого превышает значение 40 мм, например, пьезоэлектрический преобразователь типа П122-1,8-70-ВГ-001 с размером рабочей поверхности 45×12 мм [http://sovtrade.narod.ru/datdefect.html] или преобразователь по европейскому стандарту типа WB 35-4 в корпусе с размерами излучающей поверхности 53×29 мм (GE Sensing & Inspection Technologies, США).In the proposed device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations, a ultrasonic vibration sensor 3 can be used, the maximum size of the working surface 12 of which exceeds 40 mm, for example, a piezoelectric transducer of the type P122-1.8-70-VG-001 with a working surface size of 45 × 12 mm [http://sovtrade.narod.ru/datdefect.html] or a transducer according to the European standard type WB 35-4 in a case with a radiating surface size of 53 × 29 mm (GE Sensing & Inspection Technologies, USA).

В устройстве могут использоваться также датчики 3 ультразвуковых колебаний, максимальный размер рабочей поверхности которых меньше 40 мм. Например, пьезоэлектрический преобразователь типа П111-1.8-К20 (ООО Научно-производственное предприятие «Технотест-М») с диаметром рабочей поверхности 22 мм [http://sovtrade.narod.ru/datdefect.html], а также преобразователь типа Z5M в корпусе диаметром 9,5 мм (GE Sensing & Inspection Technologies, США). Уменьшение размеров рабочей поверхности датчика 3 обеспечивает повышение точности топографирования распределения параметров излучения по поверхности исследуемого излучателя.The device can also be used sensors 3 ultrasonic vibrations, the maximum size of the working surface of which is less than 40 mm For example, a piezoelectric transducer of the P111-1.8-K20 type (LLC Technotest-M Scientific-Production Enterprise) with a working surface diameter of 22 mm [http://sovtrade.narod.ru/datdefect.html], as well as a Z5M transducer in 9.5 mm case (GE Sensing & Inspection Technologies, USA). Reducing the size of the working surface of the sensor 3 provides an increase in the accuracy of topographic distribution of the radiation parameters over the surface of the studied emitter.

Блок 1 измерения мощности и частоты может быть выполнен на микроконтроллере, в частности, ATmega16 (Atmel Corporation, США) с соответствующим программным обеспечением. Блок 10 управления может быть выполнен также на микроконтроллере ATmega32. Блок 2 индикации может представлять собой, например, однострочный матричный жидкокристаллический индикатор на 16 символов типа MT-16S1A (МЭЛТ, Россия). При указанном выполнении блоков 1, 2 и 10 устройства корпус 4 имеет габариты 19×10×4,5 см и массу менее одного килограмма. Устройство обеспечивает измерение параметров ультразвуковых колебаний: частоты в диапазоне от 20 до 5000 кГц с абсолютной погрешностью не более 1 кГц и мощности от 0,05 до 6 Вт с погрешностью ±3%.Unit 1 measuring the power and frequency can be performed on a microcontroller, in particular, ATmega16 (Atmel Corporation, USA) with the appropriate software. The control unit 10 can also be performed on the microcontroller ATmega32. The indication unit 2 can be, for example, a 16-character single-line matrix liquid crystal display of the MT-16S1A type (MELT, Russia). With the specified execution of blocks 1, 2 and 10 of the device, the housing 4 has dimensions of 19 × 10 × 4.5 cm and a mass of less than one kilogram. The device provides measurement of ultrasonic vibration parameters: frequencies in the range from 20 to 5000 kHz with an absolute error of not more than 1 kHz and power from 0.05 to 6 W with an error of ± 3%.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Во включенном состоянии устройства датчик 3 готов обеспечивать прием воздействующего на него ультразвукового сигнала и передавать на блок 1 измерения мощности и частоты соответствующий электрический сигнал. При имеющемся вблизи от датчика 3 или в контакте с датчиком 3 также включенного исследуемого излучателя ультразвука сигнал от датчика 3 ультразвуковых колебаний через электрическое соединение 7, 8 поступает на блок 1 измерения мощности и частоты. Далее сигнал, характеризующий значения измеряемых мощности и частоты ультразвуковых колебаний, с выхода 5 блока 1 поступает на вход 6 блока 2 индикации, на дисплее которого высвечиваются измеренные показания мощности и частоты.In the on state of the device, the sensor 3 is ready to receive the ultrasonic signal acting on it and transmit the corresponding electrical signal to the power and frequency measurement unit 1. If there is also an ultrasound oscillator under investigation in the vicinity of the sensor 3 or in contact with the sensor 3, the signal from the ultrasonic oscillation sensor 3 through the electrical connection 7, 8 is supplied to the power and frequency measuring unit 1. Next, the signal characterizing the values of the measured power and frequency of ultrasonic vibrations, from the output 5 of block 1 is fed to the input 6 of block 2 of the display, on the display of which the measured readings of power and frequency are displayed.

Контактный датчик 3 ультразвуковых колебаний устанавливается оператором рабочей поверхностью 12 на излучающую поверхность исследуемого излучателя ультразвуковых колебаний и производится измерение мощности и частоты ультразвукового сигнала излучателя. При необходимости топографирования датчик 3 устанавливается на соответствующих различных точках излучающей поверхности исследуемого излучателя, в каждой из которых измеряются мощность и частота излучения.The contact sensor 3 of ultrasonic vibrations is installed by the operator with a working surface 12 on the radiating surface of the investigated ultrasonic vibrations emitter and the power and frequency of the ultrasonic signal of the emitter are measured. If necessary, topography, the sensor 3 is installed on the corresponding various points of the radiating surface of the investigated emitter, in each of which the radiation power and frequency are measured.

Claims

1. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations, including a power and frequency measuring unit, an indication unit, an ultrasonic vibration sensor electrically connected to a power and frequency measuring unit, and a housing, characterized in that the ultrasonic vibration sensor is located outside the housing.

2. The device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to claim 1, characterized in that the part of the electrical connection of the ultrasonic vibrations sensor with the power and frequency measuring unit located between the housing and the specified sensor is made in the form of a flexible cable.

3. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to claim 1 or 2, characterized in that it uses an ultrasonic vibrations sensor, the maximum size of the working surface of which exceeds 40 mm.

4. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations, including a power and frequency measuring unit, an indication unit and an ultrasonic vibrations sensor, electrically connected to a power and frequency measuring unit and rigidly fixed relative to the device body, characterized in that the ultrasonic vibrations sensor is located outside the specified corps.

5. A device for measuring the power and frequency of ultrasonic vibrations according to claim 4, characterized in that it uses an ultrasonic vibrations sensor, the maximum size of the working surface of which exceeds 40 mm.