Устройство для автоматической настройки ультразвукового преобразователя

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4376786/25-28 (22) 15.02.88 (46) 23.10.89. Бюл. У 39 (71) Киевский технологический инсти- тут легкой промышленности (72) Ю.А.Скрипник и В.Г,Здоренко (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 698676, кл. В 06 В 1/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР

В 1260262, кл. G Ol N 29/00, 1985 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

НАСТРОЙКИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к ультразвуковым контрольно-измерительным и технологическим устройствам и мо- : жет быть использовано для автоматической настройки ультразвукового

Изобретение относится к ультразвуковым контрольно-измерительным и технологическим устройствам и может быть использовано для автоматической настройки ультразвукового преобразователя на частоту механического резонанса.

Целью изобретения является повы" шение точности настройки частоты возбуждающих колебаний на частоту резонанса ультразвукового преобразователя и повьппение эффективности работы за счет уменьшения девиации частоты возбуждающих колебаний в цепи ультразвукового преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

2 преобразователя на частоту механического резонанса. Цель изобретения— повьппение точности настройки частоты возбужданщих колебаний на частоту резонанса ультразвукового преобразователя и повьппение эффективности его работы за счет уменьшения девиации частоты воэбужданщих колебаний в цепи ультразвукового преобразователя. В устройство введены частотносмещакщие элементы, обеспечивающие девиацию частоты в цепи ультразвукового преобразователя, а схема анализа механических колебаний поверхности ультразвукового преобразователя вырабатывает сигнал рассогласования частоты возбужданщих колебаний и частоты механического резонанса ультразвукового преобразователя. ,1 ил.

Устройство для автоматической настройки ультразвукового преобразователя содержит последовательно соединенные генератор 1 возбужданщих электрических колебаний и усилитель 2 мощности, ультразвуковой преобразователь 3, установленный на последнем датчик 4 механических колебаний, два вентиля 5 и 6 и последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот и интегратор 8, вьмод которого подключен к управлякщему входу генератора 1 возбужданщих электричес ких колебаний, подключенные к вьмоду генератора 1 возбужданщих электрических колебаний последовательно соединенные частотно-смещанщий преобразо1516953

55 ватель 9, переключатель 10 регулируемый аттенюатор 11 и сумматор 12, второй вход которого подключен к выходу усилителя 2 мощности, а выход— к входу ультразвукового преобразователя 3, подключенные к выходу датчика 4 механических колебаний последо. вательно соединенные балансный смеситель 13, управляющий вход которого подключен к выходу генератора 1 возбуждающих 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 переключателя 10, и последовательно соединенные генератор 17 низкой частоты, выход которого подключен к управляющим входам первого 9 и второго 16 частотно †смещенн преобразователей, и делитель 18 частоты, выход которого подключен к управляксцим входам первого 10 и второго 15 переключателей.

В случае применения импульсного режима работы ультразвукового преобразователя 3 генератор 1 возбуждающих электрических колебаний может быть выполнен в виде последовательно соединенных генератора синусоидальных колебаний и модулятора и генератора прямоугольных импульсов, подключенного к управляющему входу модулятора (не показаны).

Устройство работает следующим образом, Электрические колебания ультразвуковой частоты f с выхода генератора 1 усиливаются по мошности усилителем 2 и подаются на второй вход суммагора 12. Электрические колебания с выхода генератора 1 поступают также на сигнальные входы частотносмещающих преобразователей 9 и 16, на управляющие входы которых поступают колебания частоты Р с выхода генератора 17 низкой частоты ° Частота F выбирается равной половине полосы пропускания амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ультраэву5

40 кового преобразователя 3 с резонансной частотой f+ ° Электрические колебания с выходов частотно-смещающих преобразователей 9 и 16, смещенные по частоте относительно частоты f на величину F в сторону увеличения и уменьшения соответственно, поочередно поступают через первый переключатель 10 и регулируемый аттенюатор 11 на первый вход сумматора 12.

Переключатель 10 управляется выходным прямоугольным напряжением с выхода делителя 18 частоты, на вход которого поступают электрические колебания с выхода генератора 17 низкой частоты. Регулируемый аттенюатор 11 ослабляет амплитуду смещенных по частоте колебаний в 50-100 раз, Электрические колебания с выхода сумматора 12, содержащие колебания возбуждающей частоты f и смещенных частот f+F или f-F, возбуждают механические колебания в ультразвуковом преобразователе 3. Электрические колебания, пропорциональные амплитуде механических колебаний преобразователя 3, снимаются с датчика 4 механических колебаний и подаются на сигнальный вход балансного смесителя 13, на управляющий вход которого подаются электрические колебания частоты f непосредственно с выхода генератора 1. На выходе смесителя 13 выделяются низкочастотные колебания частоты Р, При периодическом переключении переключателя 10 на выходе смесителя 13 образовываются пакеты низкочастотных колебаний частоты F, возникающие. в процессе смешивания возбуждающих электрических колебаний частоты f и электрических колебаний, амплитуда которых пропорциональна амплитуде механических колебаний преобразователя 3, содержащих колебания частот f и f+F или f u f-У (при разных положениях переключателя 10).

Эти пакеты поочередно усиливаются избирательным усилителем 14, настроенным на частоту F генератора 17 и подаются на включенные в противоположной полярности вентили 5 и 6.

Каждый из вентилей из пакетов низкочастотных двухполярных колебаний выделяет полуволны только одной полярности. В результате поочередного подключения выходов вентилей 5 и 6 с помощью второго переключателя 15 к фильтру 7 нижних частот на

6953

40

5 151 его вход поступает периодическая последовательность положительных и отрицательных пакетов полуволн низкочастотных колебаний частоты F.Ïðè совпадении частоты f возбуждающих колебаний с резонансной частотой fp ультразвукового преобразователя 3 (f = f<) амплитуды выделенных низкочастотных колебаний частоты F равны вследствие симметрии резонансной кривой АЧХ преобразователя 3, Если частоты f u fo не совпадают, амплитуда выделенньп: колебаний частоты при смещении частоты f в сторону увеличения больше или меньше амплитуды колебаний частоты F при смещении частоты f в сторону уменьшения в зависимости от направления расстройки частот f u f

При этом величина, равная разности амплитуд выделенных колебаний частоты F при смещении частоты f в сторону увеличения и уменьшения, пропорциональна степени расстройки.

Второй переключатель 15 управляется прямоугольным напряжением с выхода делителя 18 частоты. Так как переключатели 10 и 15 работают синхронно, то на вход фильтра 7 нижних частот поочередно поступают пакеты разнополярных напряжений частоты F одинаковой длительности. На выходе фильтра 7 нижних частот, частота среза которого выбирается меньшей или равной частоте F, присутствует постоянное напряжение, пропорциональное разности амплитуд пакетов низкочастотных колебаний. Так как эта разность амплитуд пропорциональна расстройке частоты f возбуждающих колебаний и резонансной частоты Е ультразвукового преобразователя 3, то воздействием выходного напряжения фильтра 7 через интегратор 8 на управляющий вход генератора 1 можно сблизить частоты f и f . Процесс изменения частоты генератора 1 длится до тех пор пока амплитуды пакетов низкочастотных колебаний не станут равными/ При этом выходное напряжение фильтра 7 станет равным нулю, а интегратор 8 будет поддерживать частоту генератора 1 равной частоте ультразвукового преобразователя 3 ° Изменение частоты генератора 1 производится только при рас-.-— стройке частот f u f и при этом отсутствует постоянная девиация час5

35 тоты. Так как периодически смещаемые по частоте колебания ослабляются аттенюатором 11 в 50-100 раз, то их присутствие в возбуждающих ультраЖуковой преобразователь 3 колебаниях практически не оказывает влияния на амплитуду механических колебаний преобразователя.

B случае импульсного возбуждения преобразователя 3 с помощью генератора 1 формируются короткие видеоимпульсы частоты Я, которые заполняются возбуждающими колебаниями частоты f. Непрерывные колебания частоты f также смещаются на величину F в сторону увеличения и уменьшения.

Смещенные колебания ослабляются в

50-100 раз и поочередно подаются на ультразвуковой преобразователь 3 одновременно с пакетами возбуждающих колебаний, следующих с частотой Д

Спектр электрических колебаний, снимаемых.с датчика 4, состоит из частот

f+F или f-F и ряда частот вида

f+n Я, где n = 1,2,3,...(представляющих собой спектр видеоимпульсов частоты Й, заполненных колебаниями частоты f). Поэтому для выделения колебаний частоты f, несуших информацию о расстройке частот f и f необходимо частоту смещения F выбирать неравной и некратной частоте

Я (Ефп Я, п = 1,2,3,...).

Изобретение позволяет улучшить согласование ультразвукового преобразователя с генератором возбуждающих электрических колебаний, а также повысить эффективность работы ультразвуковых контрольно-измерительных и технологических устройств. формул а изобретения

Устройство для автоматической настройки ультразвукового преобразователя, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждакщих электрических колебаний и усилитель мощности, ультразвуковой преобразователь, установленный на последнем датчик механических колебаний, два вентиля и последовательно соединен-. ные фильтр нижних частот и интегратор, выход которого подключен к управляющему входу генератора возбуждакщих электрических колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности настрой1516953

Составитель Г.Максимочкин

Техред А.Крввчук Корректор С.Черни

) < л,п. тор И.Горная

6 385/47 Тираж 789 Подписное

В .П1Л1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101 ки, оно снабжено подключенными к выходу генератора возбуждающих электрических колебаний последовательно соединенными частотно-смещающим преобразователем, переключателем, регулируемым аттенюатором и сумматором, второй вход которого подключен к выходу усилителя мощности, а выход — к входу ультразвукового преобразователя, подключенными к выходу датчика механических колебаний последовательно соединеннымй балансн ..м смесителем, управляющий вход которого подключен к выходу генератор: -,о буждающих электрических коле6 .. пй, и избирательным усилителем, :ьв оп которого подключен к аноду . ервого 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 возбуждакщих электрических колебаний, вторым частотно-смещающим преобразователем, выход которого подключен к второму входу первого переключателя, и последовательно соединенными генератором низкой частоты, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго частотно-смещающих преобразователей, и делителем частоты, выход которого подключен к управляксцим входам первого и второго переключателей,