SU1516953A1 - Устройство дл автоматической настройки ультразвукового преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковым контрольно-измерительным и технологическим устройствам и может быть использовано дл  автоматической настройки ультразвукового преобразовател  на частоту механического резонанса. Цель изобретени  - повышение точности настройки частоты возбуждающих колебаний на частоту резонанса ультразвукового преобразовател  и повышение эффективности его работы за счет уменьшени  девиации частоты возбуждающих колебаний в цепи ультразвукового преобразовател . В устройство введены частотно-смещающие элементы, обеспечивающие девиацию частоты в цепи ультразвукового преобразовател , а схема анализа механических колебаний поверхности ультразвукового преобразовател  вырабатывает сигнал рассогласовани  частоты возбуждающих колебаний и частоты механического резонанса ультразвукового преобразовател . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковым контрольно-измерительным и технологическим устройствам и может быть использовано дл  автоматической настройки ультразвукового преобразовател  на частоту механического резонанса.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности настройки частоты возбуждающих колебаний на частоту резонанса ультразвукового преобразовател  и повышение зффективности работы за счет уменьшени  девиации частоты возбуждающих колебаний в цепи ультразвукового преобразовател .

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  автоматической настройки ультразвукового преобразовател  содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждающих электрических колебаний и усилитель 2 мощности, ультразвуковой преобразователь 3, установленный на последнем датчик 4 механических колебаний , два вентил  5 и 6 и последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот и интегратор 8, выход которого подключен к управл ющему входу генератора 1 возбуждающих электричесг ких колебаний, подключенные к выходу генератора 1 возбуждающих электрических колебаний последовательно соединенные частотно-смещающий преобразоел

О)

со

ел

оо

31

ватель 9, переключатель 10, регулируемый аттенюатор 11 и сумматор 12, второй вход которого подключен к выходу усилител  2 мощности, а выход- JC входу ультразвукового преобразовател  3, подключенные к выходу датчика А механических колебаний последот вательно соединенные балансный смеситель 13, управл ющий вход которого подключен к выходу генератора 1 возбуждаищих электрических колебаний и избирательный усилитель 14, выход которого подключен к аноду первого 5 и катоду второго 6 вентилей, второй переключатель 15, первый и второй входы которого подключены к вторым выводам соответственно первого 5 и второго 6 вентилей, а выход - к входу фильтра 7 нижних частот, подключенный к выходу генератора 1 возбуждающих электрических колебаний второй частотно-смещающий преобразователь 16, выход которого подключен к второму входу первого переключател  1Q, и последовательно соединенные генератор 17 низкой частоты, выход которого подключен к управл ющим входам первого 9 и второго 16 частот но-сме. преобразователей, и делитель 18 частоты, выход которого подключен к управл ющим входам первого 10 и второго 15 переключателей.

В случае применени  импульсного режима работы ультразвукового преобразовател  3 генератор 1 возбуждающих электрических .колебаний может быть выполнен в виде последовательно соединенных генератора синусоидальных колебаний и модул тора и генератора пр моугольных импульсов, подключенного к управл ющему входу модул тора (не показаны).

Устройство работает следующим образом .

Электрические колебани  ультразвуковой частоты f с выхода генератора 1 усиливаютс  по мошности усилителем 2 и подаютс  на второй вход сз матора 12. Электрические колебани  с выхода генератора 1 поступают также на сигнальные входы частотт о- смещающих преобразователей 9 и 16, на управл гацие входы которых поступают колебани  частоты F с выхода генератора 17 1тазкой частоты. Частота F выбираетс  равной лоловине полосы пропускани  амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ультразву0

5

0

5

69534

кового преобразовател  3 с резонансной частотой f. Электрические колебани  с выходов частотно-смещающих - преобразователей 9 и 16, смещенные по частоте относительно частоты f на величину F в сторону увеличени  и уменьшени  соответственно, поочередно поступают через первый переключатель 10 и регулируемый аттенюатор 11 на первый вход сумматора 12, Переключатель 10 управл етс  выходным пр моугольным напр жением с выхода дешител  18 частоты, на вход которого поступают электрические колебани  с выхода генератора 17 низкой частоты. Регулируемый аттенюатор 11 ослабл ет амплитуду смещенных по частоте колебаний в 50-100 раз. Электрические колебани  с выхода сумматора 12, содержащие колебани  возбуждающей частоты f и смещенных частот f+F или f-F, возбуждают механические колебани  в ультразвуковом преобразователе 3. Электрические колебани , пропорциональные амплитуде механических колебаний преобразовател  3, снимаютс  с датчика 4 механических колебаний и подаютс  на сигнальный вход балансного смесител  13, на управл ющий вход которого подаютс  электрические колебани  частоты f непосредственно с выхода генератора 1. На выходе смесител  13 выдел ютс  низкочастотные колебани  частоть F, При периодическом переключении переключател  10 на выходе смесител  1 3 образовываютс  пакеты низкочастотных колебаний частоты F, возникающие, в процессе смешивани  возбуждающих электрических колебаний частоты f и электрических колебаний, амплитуда которых пропорциональна амплитуде механических колебаний пре- 5 образовател  3, содержащих колебани  частот f и f+F или f и f-F (при разных положени х переключател  10). Эти пакеты поочередно усиливаютс  избирательным усилителем 14, настроенным на частоту F генератора 17 и подаютс  на включенные в противоположной пол рности вентили 5 и 6.

Каждый из вентилей из пакетов низкочастотных двухпол рных колебаний выдел ет полуволны только одной пол рности, В результате поочередного подключени  выходов вентилей 5 ибо помощью второго переключате- л  15 к фильтру 7 нижних частот на

0

5

0

0

5

51

его вход поступает периодическа  послёдовательность положительных и отрицательных пакетов полуволн низкочастотных колебаний частоты Р.При совпадении частоты f возбуждакщих колебаний с резонансной частотой fo ультразвукового преобразовател  3 (f fд) амплитуды вьщеленных низкочастотных колебаний частоты F равны вследствие симметрии резонансной кривой АЧХ преобразовател  3. Если частоты f и f,, не совпадают, амплитуда выделенные; колебаний частоты f при смещении частоты f в сторону увеличени  больше или меньше амплитуды колебаний частоты F при смещении частоты f в сторону уменьшени  в зависимости от направлени  расстройки частот f и f. При этом величина, равна  разности амплитуд выделенных колебаний частоты F при смещении частоты f в сторону увеличени  и уменьшени , пропорциональна степени расстройки.

Второй переключатель 15 управл ет сА пр моугольным напр жением с выхода делител  18 частоты. Так как переключатели 10 и 15 работают синхронно , то на вход фильтра 7 нижних частот поочередно поступают пакеты раз- нопол рных напр жений частоты F одинаковой длительности. На выходе фильтра 7 нижних частот, частота среза которого выбираетс  меньшей или равной частоте F, присутствует посто нное напр жение, пропорциональное разности амплитуд пакетов низкочастотных колебаний. Так как эта разность амплитуд пропорциональна расстройке частоты f возбуждающих колебаний и резонансной частоты f ультразвукового преобразовател  3, то воздействием выходного напр жени  фильтра 7 через интегратор 8 на управл ющий вход генератора 1 можно сблизить частоты f и f. Процесс изменени  частоты генератора 1 длитс  до тех пор, пока амплитуды пакетов низкочастотных колебаний не станут равными/ При этом выходное напр жение фильтра 7 станет равным нулю , а интегратор 8 будет поддерживать частоту генератора 1 равной частоте ультразвукового преобразовател  3. Изменение частоты генератора 1 производитс  только при раст - стройке частот f и f и при этом отсутствует посто нна  девиаци  час36

тоты. Так как периодически смещаемые по частоте колебани  ослабл ютс  аттенюатором 11 в 50-100 раз, то их присутствие в возбуждающих ультразвуковой преобразователь 3 колебани х практически не оказывает вли ни  на амплитуду механических колебаний преобразовател .

В случае импульсного возбуждени 

преобразовател  3 с помощью генератора 1 формируютс  короткие видеоимпульсы частоты fi , которые заполн ютс  возбуждающими колебани ми частоты f. Непрерывные колебани  частоты f также смещаютс  на величину F в сторону увеличени  и уменьшени . Смещенные колебани  ослабл ютс  в 50-100 раз и поочередно подаютс  на

ультразвуковой преобразователь 3 одновременно с пакетами возбуждающих колебаний, следующих с частотой Q . Спектр электрических колебаний, снимаемых .с датчика 4, состоит из частот

f+F или f-F и р да частот вида f±п Я, где п 1,2,3,...(представл ющих собой спектр видеоимпульсов частоты ft , заполненных колебани ми частоты f). Поэтому дл  выделени  колебаний частоты f, несущих информацию о расстройке частот f и f, необходимо частоту смещени  F выбирать неравной и некратной частоте jT(,п 1 ,2,3,...).

Изобретение позвол ет улучшить согласование ультразвукового преобразовател  с генератором возбуждаю- 1х электрических колебаний, а также повысить эффективность работы ультразвуковых контрольно-измерительных и технологических устройств.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  автоматической

   настройки ультразвукового преобразовател , содержащее последовательно соединенные генератор возбуждакщих электрических колебаний и усилитель

   мощности, ультразвуковой преобразователь , установленный на последнем датчик механических колебаний, два вентил  и последовательно соединен --. ные фильтр нижних частот и интегратор , выход которого подключен к управл ющему входу генератора воз- бу щанщих электрических колебаний, отличающе   тем, что, с целью повышени  точности настрой

   ки, оно снабжено подключенными к выходу генератора возбуждающих элект колебаний последовательно соеди1геи1 ыми частотно-смещающим преобразователем, переключателем, регулируемым аттенюатором и сумматором , второй вход которого подключен к выходу усилител  мощности, а выход - к входу ультразвукового преобразовател , подключенными к выходу датчика механических колебаний последовательно соединенными баланс- смесителем, управл мций вход ко- т(5рого подключен к выходу генерато- г:- ю буждающих эле стрнческих коле- bii iiii, и избирательным усилителем, чыгод которого подключен к аноду териого и катоду второго вентилей.

   вторым переключателем, первый и второй входы которого подключены к вторым выводам соответственно первого и второго вентилей, а выход подключен к входу фильтра нижних частот, подключенных к выходу генератора возбуждающих электрических колебаний, вторым частотно-смещающим преобраэователем , выход которого подключен к второму входу первого переключател , и последовательно соединенными генератором низкой частоты, выход которого подключен к управл ющим входам

   первого и второго частотно-смещающих преобразователей, и делителем частоты, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго переключателей.