SU777884A1 - Устройство дл генерации ультразвуковых импульсов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть испол1 зовано в ультразвуковой дефектоскопии, медицинской акустике и акустоэлектронике.

Известно устройство дл  генерации ультразвуковых импульсов, выполненное в виде возбуждаемого от . высокочастотного генератора через элемент св зи активного пьезоэлемента, акустически нагруженного на внешнюю среду через последовательно размещенные акустический резонатор и управл ющий пьезоэлемент с управл емой активно-индуктивной электрической нагрузкой , причем управл ющий пьезоэлемент ориентирован относительно смещений в ультразвуковой волне так, что смещени  параллельны его пьезоактивному направлению 1. .,,.

Недостатком известного устройства  вл етс  мала  амплитуда генерируемь1Х ультразвуковых импульсов из-за размещени  полуволнового активного пьезоэлемента с наружной стороны акустического резонатора .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  устройство дл  генерации ультразвуковых импульсов , содержащее акустический резонатор, активный пьезоэлемент, расположенный в узле смещений акустического резонатора, и

управл ющий пьезоэлемент с управл емой активно-индуктивной электрической нагрузкой , ориентированный относительно смещений в ультразвуковой волне так, что смещени  параллельны его пьезоактивному направлению 2.

Недостатком данного устройства  вл етс  снижение амплитуды генерируемых импульсов из-за временной нестабильности

10 частоты высокочастотного генератора и взаимной расстройки по частоте высокочастотного генератора и акустического резонатора .

Целью изобретени   вл етс  увеличе15 ние амплитуды генерируемых ультразвуковь1х импульсов.

Это достигаетс  тем, что устройство, содержащее акустический резонатор, активный пьезоэлемент, расположенный в узле

20 сме1дений акустического резонатора, и управл ющий пьезоэлемент с управл емой активно-индуктивной электрической нагрузкой , расположенный между акустическим резонатором и средой, ориентированный от25 носительно смещений в ультразвуковой волне так, что смещени  параллельны его пьезоактивному направлению, снабжено делителем электрического напр жени , фазосдвигающим устройством и управл емым 30 усилителем электрических сигналов, причем

управл ема  активно-индуктивна  электрическа  нагрузка управл ющего пьезоэлемента электрически соединена с входом делител  электрического напр жени , выход делител  электрического напр жени  электрически соединен с входом фазосдвигающего устройства, выход фазосдвигающего устройства электрически соединен .с входом управл емого усилител  электрических сигналОВ , а выход управл емого усилител  электрических силналов электрически соединен с провод щими электродами активного пьезоэлемвнта.

При этом дл  генерации ультразвуковых импульсов объемных волн активный пьезоэлемент , акустический резонатор и управл ющий пьезоэлемент выполнены за одно цело-е, .напр,И1ме|р, в виде сплошного стержн  из пьезоактнвного материала с провод щими электродами на боковых поверхност х. Кроме того, дл  генерации ультразвуковых импульсов поверхностных волн активный пьезоэлемент, акустический резонатор и управл ющий пьезоэлвм-ент выполнены в виде системы встречно-штыревых провод щих электродов, нанесенных на. пьезоактивный материал.

На фиг. 1 схематически представлено устройство дл  генерации ультразвуковых импульсов; на фиг. 2 - конкретньга пример выполнени  предлагаемого устройства стержневого типа дл  генерации ультразвуковых импульсов объемных волн; на фнг. 3 - конкретный пример выполнени  предлагаемого устройства дл  генерации ультразвуковых импульсов поверхностных волн.

Устройство дл  генерации ультразвуковых нмпульсов содержит активный пьезоэлемент 1, расположенный в узле смещений акустического резонатора 2. Между акустическим резонатором 2 и внешней средой

3расположен управл ющий пьезоэлемент

4с управл емой акТивно-индуктивной электрической нагрузкой 5. Управл ема  активно-индуктивна  электрическа  . нагрузка 5 электрически соединена с входом делител  электрического напр жени  6, выход делител  электрического напр жени  6 электрически соедилен с входом фазосдвигающего устройства 7, выход фазосдвигающего устройства 7 электрически соединен с входом управл емо го усилител  электрических оигкалов 8, а выход управл емого усилител  электрических сигналов 8 электрически соединен с провод щими электродами активного пьезоэлемента J. Причем пьезоэлемент / активный, акустический резонатор 2 и управл ющий цьезоэлемент 4 в случае генерации ультразвуковых импульсов объемных волн выполнены в виде дискретных элементов (см. фиг. 1) либо в виде монолитной конструкции стержцевого типа (см. фиг. 2). Кроме того, в случае генерации ультразвуковых импульсов поверхностных волн активный пьезоэлемент 1, акустический резонатор 2 и управл ющий пьезоэлемент 4 выполнены в виде системы встречно-штыревых провод щих электродов, нанесенных на пьезоактивный материал (см. фиг. 3). Предлагаемое устройство работает ..следующим образом.

В исходном ноложении добротность управл емой активно-индуктивной электрической нагрузки 5 управл ющего пьезоэлемента 4 устанавливают максимально возможной , причем одновременно путем подачи на шину управлени  9 управл ющего электрического сигнала открывают управл емый усилитель электрических сигналов

8. С помощью управл ющего пьезоэлемента 4 преобразуют тепловые шумы акустического резонатора 2 в электрический сигнал, который в виде высокочастотного электрического напр жени  снимают с управл емой

активно-индуктивной электрической нагрузки 5 и подают его на вход делител  электрического напр жени  6. С помощью делител  электрического напр жени  6, фазослв;:гающего устройства 7 и управл емого

усилител  электрических сигналов 8 путем последовательной обработки электрического сигнала упом нутыми устройствами увеличивают амплитуду и формируют фазу электрического сигнала, и с выхода управл емого усилител  электрических сигналов 8 подают электрический сигнал на провод щие электроды активного пьезоэлемента /. С помощью активного пьезоэлемента / преобразуют электрический сигнал и излучают

его в акустический резонатор 2 в виде ультразвука с амплитудой, превышающей первоначальный шумовой сигнал. При этом ультразвукова  волна ночти полностью отражаетс  от управл ющего пьезоэлемента

4, и в акустическом резонаторе 2 за счет положительной обратной св зи идет процесс накоплени  акустической энергии, который про вл етс  в многократном увеличении амплитуды сто чей ультразвуковой волны в

нем. При достижении амплитуды сто чей ультразвуковой волны в акустическом резонаторе 2 стационарного значени  резко уменьшают величину добротности управл емой активно-индуктивной электрической

нагрузки 5 до минимального значени , причем одновременно путем подачи на шину управлени  9 управл ющего электрического сигнала запирают управл емый усилитель электрических сигналов 8. При этом

коэффициент прохождени  звука через управл ющий пьезоэлемент 4 возрастает до единицы и накопленную в акустическом резонаторе 2 энергию во внешнюю среду 3 в виде пр моугольного ультразвунового импульса.

Предлагаемое устройство дл  генерации ультразвуковых импульсов позвол ет реализовать самонастраивающуюс  ультразвуковую колебательную систему и устранить

снижение амплитуды генерируемых ультразвуковых импульсов из-за взаимной расстройки по частоте акустического резонатора и высокочастотного генератора.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет увеличить амплитуду генерируемых ультразвуковых импульсов по сравнению с известными устройствами, по крайней мере, в 1,4 раза.

Claims (3)

1. Устройство дл  генерации ультразвуковых импуль1СО1В, содержащее акустический резонатор, активный пьезоэлемент, расположенный в узле смещений акустического резонатора, и управл ющий пьезоэлемент с управл емой активно-индуктивной электрической нагрузкой, расположенный между акустическим резонатором и средой, ориентированный относительно смещений в ультразвуковой волне так, что смещени  параллельны его пьезоактивному направлению, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  амплитуды генерируемых импульсов , оно снабжено делителем электрического напр жени , фазосдвигающим устройством и управл емым усилителем электрических сигналов, причем управл ема  активно-индуктивна  электрическа  нагрузка управл ющего пьезоэлемента электрически соединена с входом делител  электрического напр жени , выход делител  5лектричесКОГО напр жени  электрически соединен с входом фазосдвигающего устройства, выход фазосдвигающего устройства электрически соединен с входом управл емого усилител  электрических сигналов, а выход уцравл емого усилител  электрических сигналов электрически соединен с провод щими электродами активного пьезоэлемента.

2.Устройство по п. 1, отличающее0 с   тем, что, с целью генерации ультразвуковых импульсов объемных волн, активный пьезоэлемент, акустический резонатор и управл ющий пьезоэлемент выполнены за одно целое в виде сцлощного стержн  из пьезоактивного материала с провод щими

5 электродами на боковых поверхност х.

3.Устройство по п. 1, отличающеес   тем, что, с целью генерации ультразвуковых импульсов ловерхностных волн, активный пьезоэлемент, акустический резона0 тор и управл ющий пьезоэлемент выполнены в виде системы встречно-штыревых провод щих электродов, нанесенных на пьезоактивный материал.

5

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 489272, кл. Н 04 R 17/00, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 558423, кл. Н 04 R 17/00, 1976 (прототип ).

.