Ультразвуковой генератор

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при создании ультразвуковых дефектоскопов. Цель изобретенияповышение стабильности и быстродействия за счет стабилизации зарядного тока и сокращения времени установки начальных параметров. Установленный во входном регистре 4 код определяет время заряда конденсатора 12 стабилизированным током зарядного ключа 10 с помощью счетчика 3, триггера 5, синхронизатора 1 и элементов 2 и 6 совпадения. Для уменьшения длительности импульса используют импульсный трансформатор 16, инвертор 20 и импульсный ключ 18. Элемент 24 задержки , включенный между формирователем 7 и разрядным ключом 8, позвот ляет также сократить длительность разрядного импульса. 3 з.п. ф-лы. 5 ил. (Л

СО!ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН g 4 С 01 И 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4138441/25-28 (22) 20.10.86 (46) 15.04.88. Бюл. № 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) Г.В.Цвей, С.Б.Бирюков, В.С.Гаврев и В.Б.Пастернак (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №- 608091, кл. G 01 N 29/04, 13.07.76. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при создании ультразвуковых дефектоскопов. Цель изобретения—

„„SU„„1388790 А1 повышение стабильности и быстродействия за счет стабилизации зарядного тока и сокращения времени установки начальных параметров. Установленный во входном регистре 4 код определяет время заряда конденсатора 12 стабилизированным током зарядного ключа

l0 с помощью счетчика 3, триггера 5, синхронизатора 1 и элементов 2 и 6 совпадения. Для уменьшения длительности импульса используют импульсный трансформатор 16, инвертор 20 и импульсный ключ 18. Элемент 24 задержки, включенный между формирователем 7 и разрядным ключом 8, позволяет также сократить длительность разрядного импульса. 3 з.п. ф-лы.

5 ил.

1388790

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано при создании одноканальных и многоканаль5 ных автоматизированных дефектоскопов для контроля материалов.

Цель изобретения — повышение стабильности и быстродействия за счет стабилизации зарядного тока и сокращения времени установки начальных параметров.

На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого ультразвукового генератора; на фиг,2 — схема зарядного клю- 15 ча; на фиг.3 — схема подключения дополнительного ключа; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства; на фиг,5— временная диаграмма напряжения íà íà- 20 копительном конденсаторе С,.

На фиг.4 приняты следующие обозначения: а — импульсы тактовой частоты с первого выхода синхронизатора; б строб-импульсы с второго выхода синх- 25 ронизатора; в — сигнал с первого выхода триггера; r — сигнал с второго выхода триггера; д — сигнал с выхода второй схемы совпадения; е — сигнал с выхода счетчика; ж — сигнал с вы в 30 хода первой схемы совпадения; и— сигнал с выхода формирователя;. t момент появления очередного строб-импульса на выходе синхронизатора;

t — момент завершения счета счетчиком и начала формирования зарядного строба; t — момент окончания стробимпульса на выходе синхронизатора и появления запускающего сигнала на выходе формирователя. 40

На фиг.5 приняты следующие обозначения: Е + Л Е вЂ” максимально возможное напряжение источника; Š— номинальное напряжение источника питания; Š— йŠ— минимально возможное напряжение источника; t q — момент начала формирования зарядного строба;

t g — момент появления запускающего сигнала на выходе формирователя.

Ультразвуковой генератор (фиг.l) содержит соединенные последовательно синхронизатор 1, второй элемент 2 совпадения, счетчик 3, первый вход которого соединен с входным регистром 4, триггер 5, первым выходом сое->> диненный с третьим входом счетчика

3, а вторым выходом — с вторым входом второго элемента 2 совпадения, первый элемент б совпадения, второй вход которого совместно с вторым входом триггера 5 подключен к второму выходу синхронизатора 1, формирователь 7 и разрядный ключ 8, зарядную цепь 9, выход которой подключен к второму входу разрядного ключа 8, содержащую соединенные последовательно зарядный ключ 10 первый вход которого предназначен для подключения к источнику питания, а управляющий вход подключен к выходу усилителя 11 мощности, накопительный конденсатор

12, пьезопреобразователь 13, параллельный индуктивности 14. Вход усилителя мощности соединен с выходом первого элемента 6 совпадения.

Зарядный ключ 10 (фиг.2) выполнен в виде стабилизатора тока, например на транзисторе 15, коллектор которого подключен к источнику Е питания, а база через согласующий импульсный трансформатор 16 — к выходу усилителя ll мощности, причем первичная обмотка согласующего импульсного трансформатора 16 подключена началом к выходу усилителя ll, а концом — на землю, вторичная обмотка концом подключена к второму входу разрядного ключа 8, а началом — к базе транзистора 15, в эмиттерную цепь которого включено сопротивление 17.

Импульсный ключ 18 (фиг.3) содержит транзистор 19, коллектор которого подключен через разделительный конденсатор 20 к выходу усилителя мощности, эмиттер — к "земле", а база — через дифференцирующую цепочку

21-22 — к выходу инвертора 23, вход которого подключен к выходу второго элемента 6 совпадения.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 (фиг.l) вырабатывает импульсы тактовой частоты (фиг.4а) и строб-импульсы (фиг.4б) постоянной длительности, частота следования которых соответствует частоте следования импульсов возбуждения ультразвука (УЗК).

Информация об амплитуде импульсов возбуждения УЗК, закодированная в двоичном коде, записывается во входной регистр 4. До прихода очередного строб-импульса с второго выхода син-, хронизатора 1 на второй вход триггера 5 последний находится в состоянии

"1" (фиг.4в), которая подается на третий вход счетчика 3 и блокирует

1388790

55 его. Г!ри поступлении в момент строб-импульса триггер 5 перебрасывается его положительным фронтом в состояние "0", деблокируя счетчик 3 и разрешая запись на его входы предустановки информации с входного регистра, одновременно на инвертирующем выходе Q триггера 5 устанавливается уровень "1" (фиг.4г), который поступает на второй вход второго элемента 2 совпадения, а на первый вход с первого выхода синхронизатора поступают импульсы тактовой частоты (фиг.4а). С выхода второго элемента 2 совпадения импульсы так— товой частоты, начиная с момента времени t поступают на счетный вход счетчика 3 (фиг.4д), в который предварительно была записана информация, соответствующая необходимой амплитуде импульса возбуждения УЗК. При переполнении счетчика 3 в момент на его выходе появляется сигнал (фиг.4е), поступающий на первый вход триггера 5 и устанавливающий его своим положительным перепадом в состояние "1", что обеспечивает на его инвертирующем выходе Q состояние "0", которое запирает второй элемент 2 совпадения и тем самым прекращает поступление импульсов на счетный вход счетчика 3, и последний прекращает счет. Кроме того, сигналом 1 на своем прямом выходе Q триггер сбрасывает счетчик 3, подавая этот сигнал на его третий вход. При этом счетчик 3 готов к перезаписи прежней, а в случае необходимости, новой информации об амплитуде импульса возбуждения УЗК. Далее триггер 5 находится в состоянии "1" до прихода следующего строб-импульса (фиг.4).

Строб-импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на вход первого элемента б совпадения, на первый

rt 11 вход которой поступает импульс 1 с выхода триггера 5 (фиг.4в), задержанный на время счета t <-t,, зависящее от информации, поступившей на входы предустановки счетчика 3 с входного регистра 4. С выхода первого элемента 6 совпадения импульс длительностью 1 -.!. поступает на входы формирователя 7 и усилителя 11 мощности, который запускает зарядный ключ 10 на время t3-t и осуществля— ет заряд накопительного конденсатора

5 !

О !

12 зарядной цепи, определяя амплитуду импульса возбуждения УЗК.

Формирователь 7 выделяет задний фронт импульса, поступившего с выхода первого элемента 6 совпадения (фиг.4и), и запускает им разрядный ключ 8. При закрытом зарядном ключе

10 накопительный конденсатор разряжается по цепи: конденсатор 12 — разрядный ключ — земля — нагрузка— конденсатор 12. При этом на нагрузке, представляющей собой пьезопреобразователь с индуктивностью, выделяется импульс УЗК.

Зарядный ключ 10 представляет собой эмиттерный повторитель. Сильная обратная связь осуществляется за счет включения сопротивления 17 в цепь эмиттера транзистора 15. Величина зарядного тока задается сопротивлением 17 и увеличивается при

его уменьшении. Таким образом, накопительный конденсатор 12 заряжается постоянным током, что обеспечивает на нем линейное нарастание напряжения в зависимости от времени заряда, определяющегося информацией, записанной во входной регистр (фиг.5) .

С целью уменьшения мертвой зоны дефектоскопа устройство снабжено дополнительным ключом (фиг.3), вход которого через инвертор 23 подключен к выходу первого элемента 6 совпадения, а выход — к выходу усилителя 11 мощности. Необходимость в дополнительном ключе вытекает из следующего.

Первичная обмотка трансформатора 16 обладает определенной индуктивностью и в момент резкого среза зарядного импульса (т.е. в момент запуска разрядного ключа) в обмотке возникает противоЭДС, приводящая к затягиванию последнего. Затянутый задний фронт импульса трансформируется во вторичную обмотку, в результате чего не происходит надежного закрытия зарядного ключа 10, и в момент. запуска разрядного клыча происходит замыкание тока по цепи: источник питания— зарядный ключ — разрядный ключ земля", т.е. осуществляется дополнительная подпитка нагрузки (пьезопреобразователя 13 и индуктивности

14) от источника питания, и импульсы УЗК несколько затягиваются, что приводит к увеличению мертвой зоны.

Таким образом, введение дополнительного ключа уменьшает мертвую .зо1388790 ну дефектоскопа, в котором используется -ультразвуковой генератор, за счет шунтирования первичной обмотки трансформатора lá в момент среза

5 зарядного импульса, что повышает достоверность и качество контроля.

Для достижения этой же цели, т.е. уменьшения мертвой зоны дефектоскопа, вводят элемент 24 временной за- 10 держки, вход которого подключен к выходу формирователя 7, а выход — к первому входу разрядного ключа 8.

Элемент 24 временной задержки, выполненный, например, в Виде ждущего 15 мультивибратора, .обеспечивает задержку сформированного формирователем импульса на время, достаточное для надежного закрывания зарядного ключа 1О. 20

Формула изобретения

1. Ультразвуковой генератор, содержащий синхронизатор и последова- 25 тельно соединенные формирователь и разрядный ключ, последовательно соединенные зарядный ключ, вход которого предназначен для подключения к источнику напряжения, конденсатор и 30 пьезопреобразователь, подключенную к нему параллельно индуктивность, отличающийся, тем, что, с целью повышения стабильности и быстродействия, он снабжен последовательно соединенными регистром, Ф счетчиком, триггером, первым элементом совпадения и усилителем мощности, выход которого подключен к второму входу зарядного ключа, вторым элементом совпадения, первый вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, связанного вторым выходом с вторыми входами триггера и первого элемента совпадения, второй вход — к инверсному выходу триггера, а выход— к счетному входу счетчика, установочный вход которого связан с прямым выходом триггера, а выход первого элемента совпадения подключен к входу формирователя.

2. Генератор по п.l. о т л и— ч а ю шийся тем, что зарядный ключ выполнен в виде стабилизатора тока и импульсного трансформатора с встречно включенными обмотками, одна из которых включена параллельно стабилизатору тока, а вторая является вторым входом зарядного ключа, а вход и выход стабилизатора тока являются соответственно первым входом и выходом зарядного ключа.

3. Генератор по п.2, о т л и — . ч а ю шийся тем, что он снабжен последовательно соединенными инвертором, вход которого связан с выходом первого элемента совпадения, и импульсным ключом, выход которого связан с выходом усилителя мощности.

4, Генератор по п.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен элементом задержки, включенным между выходом формирователя и входом разрядного ключа.

1388790

l388790

Составитель Б.Шустров

Техред М.Ходанич

Корректор М.Максимишинец

Редактор Т.Парфенова

Заказ 1575/46 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 I

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4