Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых пьезопреобразователей

 

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к щто ском свидет юьстм/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ- КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ю (21) 3403330/18-10 (22) 23. 02. 82 (46) 07.07.83 Бюл. М 25 (72) И.А.Кривошеев и В.И.Панин (53) 543 232(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 505133, кл. Н 04 R 17/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 669298, кл. С 01 R 27/28, Н 04 R 17/00, 1977 (прототип). (5") (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащее измерительную камеру, ге" нератор видеоимпульсов, подключенный через линию задержки к управляющему входу схемы селекции и непосредственно к первому входу модулятора, к второму входу которого подключен генератор высокой частоты, а к выходу - . усилитель,мощности, и индикатор амплитуды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения и по,вышения чувствительности, в устройст„„SU„„1027839 уды Н 04 R 17/00; Н 04 R.29LÎÎ

w — —. ъ»».

Р ")Pre р - а ., . . ,Я с. с

2 " . ",...

1С ! во введены отражатель, размещенный в измерительной камере, два перемножителя, два фильтра низких частот, два узкополосных синхронных фильтра, . два фазовращателя и сумматор, причем к выходу усилителя мощности подклю чен сигнальный вход схемы селекции, выход которой соединен с первыми входами перемножителей; выход первого перемнажителя через последовательно соединенные первый фильтр низких частот, первый узкополосный синхронный фильтр и первый фаэовращатель соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен через последовательно включенные второй узко-

O полосный синхронный фильтр, второй фильтр низких частот, второй перемножитель и второй фазовращатель с генератором высокой частоты, который соединен с вторым входом первого перемножителя, при этом выход генера. тора видеоимпульсов соединен также с управляющими входами узкополосных синхронных фильтров, а индикатор амплитуды подключен к выходу сумматора.

1027839 Изобретение относится к неразруша ющему контролю, а именно к измерителям амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых пьезопреобразова" телей, и может. быть использовано для 5 контроля эксплуатационных характеристик ультразвуковых искательных головок.

Известно устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик пьезопреобразователей, содержащее последовательно соединенные генерат тор, модулятор, схему задержки, се" лектор, индикатор, детектор, усилитель. мощности, эталонный и исследуемый 15 пьеэопреобраэователь (1).

Недостатком данного устройства является малый динамический диапазон измерений, обусловленный характеристикой детектора. 20

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых пьеэопреобразователей, содержащее измерительную каме- 25 ру, генератор видеоимпульсов, подклю ченный через линию задержки к управляющему входу схемы, селекции и непосредственно к первому входу модулятора, ко второму входу которого подключен генератор высокой частоты, а к выходу - усилитель мощности, и индикатор амплитуды Г 21, Недостатки известного устройства узкий динамический диапазон измерения и низкая чувствительность.

Цель изобретения - расширение ди намического диапазона измерений и повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем,40 что в устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых пьезопреобразователей, содержащее измерительную камеру, генератор видеоимпульсов, подключенный 45 через линию задержки к управляющему входу схемы селекции и непосредственно к первому входу модулятора, ко второму входу которого подключен генератор высокой частоты, а к выходу - усилитель мощ- ности, и индикатор амплитуды, введе.ны отражатель, размещенный в измерительной камере, два перемножителя, два фильтра низких частот, два узко. полосных синхронных фильтра, два фа55 зовращателя и сумматор, причем к выходу усилителя мощности подключен сигнальный вход схемы селекции, выход которой соединен с первыми входами перемножителей, выход первого перемножителя через последовательно соединенные первый фильтр низких частот, первый узкополосный синхронный фильтр и первый фазовращатель соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен через последовательно включенные второй узкополосный синхронный фильтр, второй фильтр низких частот, второй перемножитель и второй Фазовращатель с генератором высокой частоты, который соединен с вторым входом первого перемножителя, при этом выход генератора видеоимпульсов соединен также с управляющими входами узкополосных синхронных фильтров, а индикатор амплитуды подключен к выходу сумматора.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения амплитудночастотных характеристик ультразвуковых пьезопреобраэователей.

Устройство содержит последовательно соединенные модулятор 1, усилитель 2 мощности и схему 3 селекции. Первый и второй входы модулятора

l соединены соответственно с генератором 4 видеоимпульсов и генератором

5 высокочастотных колебаний. Исследуемый ультразвуковой пьезопреобраэователь 6 с отражателем 7 соединен .с выходом усилителя 2 мощности и сигнальным входом схемы 3, селекции, управляющий вход которой через линию

8 задержки соединен с выходом генератора 4 видеоимнульсо. Первые входы первого 9 и второго 10 перемножителей соединены с выходом схемы 3 csлекции, а вторые входы - соответственно с входом и выходом перввго

90-градусного фазовращателя 11,вход которого соединен с выходом генератора 5 высокочастотных колебаний.

Входы первого 12 и второго 13 фильтров низких частот присоединены к выходам соответствующих перемножителей 9 и 10, а выходы - к сигнальным входам первого 14 и второго 15 узко-. полосных синхронных фильтров. Управляющие входы узкополосных синхронных

Фильтров 14 и 15 соединены с выходом генератора 4 видеоимнульсов, а выходы - c, входом второго 90-градусного

Фазовращателя 16 и вторым входом сумматора 17 соответственно. Первый вход сумматора 17 присоединен к выходу второго 90-градусного Фазовращате3 102 ля 16, а выход " к индикатору 18 ампг плитуды, Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На первый и второй входы модулято- 5 ра 1 подаются сигналы с генератора

4 видеоимпульсов, и генератора 5 высокочастотных колебаний. На выходе модулятора 1 формируются радиоимпульсы с изменяемой частотой заполнения. 10

Длительность и частоту повторения этих импульсов задает генератор 4 видеоимпульсов. Сформированные таким образом радиоимпульсы усиливается в. усилителе 2 мощности и поступают иа 15 ультразвуковой пьезопреобразователь

6 и сигнальный вход схемы 3 селекции.

На этот же вход схемы 3 селекции с ультразвукового пьезопреобразователя

6 поступает импульс возбуждения и 20 серия отраженных от отражателя 7 радиоимпульсов. С выхода схемы 3 селекции на первые входы перемножителей 9 и 10 поступает только первый отраженный полезный) сигнал, 25 так как линия 8 задержки видеоимпульсов открывает схему 3 селекции только после окончания импульса возбуждения и закрывает по окончании первого эхо-импульса. В связи с этим З0 сигнал на выходе схемы селекции 3 и, следовательно, на первых входах перемножителей 9 и 10 имеет вид ц = ыи -я-"Q.t, +

„2О

35 В g.

+ eing СО Q.Ь+ ")Чи(Ш1+Ч), где U - амплитуда полезного сигнала;

0- - величина, обратная скважнос= ти импульсов;

Я - частота следования импульсов. .40

М) - частота заполнения;

tf - 4a3a сигнала.

С генератора 5 высокочастотных колебаний на второй вход перемножи- . теля 9 подается опорный сигнал U = 45

sin LUt. Этот же сигнал поступает на вход первого 90-градусного фазовращателя 11, с выхода которого на второй вход второго перемножителя

10 поступает сигнал U cos(yt. Так 50 как на выходах перемножителей 9 и

l0 в спектре. сигнала содержится ряд гармоник и комбинационных частот, сигналы с выходов перемножителей 9 и 1 0 подаются на входы фильт- 55 ров 12 и 13 низких частот, на выходах которых появляются сигналы, частоты которых лежат ниже частоты среза f .

7839 4

Сигналы с фильтров низких частот

12,13 соответственно равные ц Ю - Q (%AN — C,Î È. + ° °, 9

° "+ Qn — cow n At)syne

И

О, = „(Sin-cosQ.<+-

Ы

"= +sin -con 1сИ) zosV

9 где nQ. 1ср, и = 2, 3, 4,..., подаются на синхронные узкополосные фильтры 14 и 15. Пройдя синхронные узкополосные фильтры 14 и 15, работой которых управляет генератор 4 видеоимпульсов, сигналы принимают вид

06 Sin Cos QÈ MN Ч 2.0 Q

О-,- — 1и Соь5М СоьЧ

М ° 9

C выхода синхронного узкополос- . ного Фильтра 14 сигнал U поступает на вход ьторого 90-градусного фазовращателя 16, с выхода которого сигнал

Q®= — Ыи Sin5t

2U Q подается на первый вход сумматора

17. на второй вход которого поступает сигнал U . Сигналы 07 и 08складываются в сумматоре 17, на выходе ко" торого (учитывая только амплитуду) имеют

= +1юи @ cocks

С выхода сумматора 17 сигнал U поступает на индикатор 18 амплитуды, в качестве которого можно использовать цифровой вольтметр с автоматическим выбором пределов измерения.

Улучшение технических характеристик устройства обусловлено тем, что на входе схемы 3 селенции сигнал имеет широкую полосу частот Ь1 .

После прохождения фильтров 12 и 13 низких частот полоса частот сигнала равна Ьf hf . Узкополосные. синхронные фильтры 14 и 15 доводят полосу частот сигнала до величины

1027839

Составитель В. Вавер

Техред И.Тепер, Корректор Г.Огар

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 4756/59 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дЕ hf, т.e.

Ъ позволяет получить большое соотноше-.

we сигнал/шум и, в связи с ь% чем появляется возможность измерения амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых пьезопреобразователей с низким коэффициентом преобразования.