Согласующее устройство для ультразвукового пьезопреобразователя

 

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний и может быть использовано при ультразвуковом и акусто-эмиссионном контроле материалов и изделий в условиях изменяющейся температуры окружающей среды. Цель изобретений - повышение стабильности его передаточной функции за счет исключения влияния изменений температуры. Акустические колебания ультразвукового пьезопреобразователя 7 преобразуются им в электрический сигнал, который через шестой резистор 15 преобразуется в приращение тока на базе первого транзистора 1. Ток через первый транзистор 1 увеличивается, в результате чего возрастает падение напряжения на третьем резисторе 2. Поскольку при этом увеличивается напряжение между базой первого транзистора 1 и шиной питания , то на эту же величину уменьшается напряжение между базой первого транзистора 1 и общей шиной 6, так как напряжение между шиной питания и общей шиной постоянно. Таким образом,увеличению тока между базой первого транзистора 1 и общей шиной 6 соответствует уменьшение напряжения между ними. 3 ил. сп С

СОЮЗ СОВЕ TCKVlX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 и 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР яппи, ";, ю,, ф т, ;:;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pm

l (21) 4631428/28 (22) 04.01.89 (46) 07.05.91, Бюл. N. 17 (72) А.Н.Серьезнов, В.П.Путилин, Л.Н.Степанова и О.Н.Негоденко (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1054768, кл. G 01 N 29/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1392499, кл, G 01 N 29/04, 1988. (54) СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОBATEËß (57) Изобретение относится к области нераэрушающих испытаний и может быть использовано при ультразвуковом и акусто-эмиссионном контроле материалов и иэделий в условиях изменяющейся температуры окружающей среды. Цель изобретения — повышение стабильности его

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний и может быть использовано при ультразвуковом и акусто-эмиссионном контроле материалов и изделий в условиях изменяющейся. температуры окружающей среды.

Целью изобретения является повышение стабильности его передаточной функции за счет исключения влияния изменений температуры.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема согласующего устройства для ультразвукового пьезопреобразовате„„50 „„1647384 А1 передаточной функции за счет исключения влияния изменений температуры, Акустические колебания ультразвукового пьезопреобразователя 7 преобразуются им в электрический сигнал, который через шестой резистор 15 преобразуется в приращение тока на базе первого транзистора 1. Ток через первый транзистор 1 увеличивается, в результате чего возрастает падение напряжения на третьем резисторе 2. Поскольку при этом увеличивается напряжение между базой первого транзистора 1 и шиной питания, то на эту же величину уменьшается напряжение между базой первого транзистора 1 и общей шиной 6, так как напряжение между шиной питания и общей шиной постоянно. Таким образом, увеличению тока между базой первого транзистора 1 и общей шиной, 6 соответствует уменьшение напряжения между ними, 3 ил, ля; на фиг. 2 — его вольт-амперная характеристика; на фиг. 3 — температурный дрейф его выходного сигнала.

Согласующее устройство для ультразвукового пьезопреобраэователя содержит (фиг. 1) первый транзистор 1 п-р-п-типа, третий резистор 2, вывод 3 для подключения положительного вывода источника электропитания, пятый резистор 4, выходной вывод

5 и общую шину 6, между которыми подсоединяется ультразвуковой пьезопреобразо-. ватель 7, генератор 8 переменного напряжения, третий транзистор 9 и-р-и-ти1647384 па, второй транзистор 10 п-р-п-типа, конденсатор 11, четвертый и пятый транзисторы 12 и 13 п-р-п-типа, четвертый резистор

14, шестой резистор 15, второй резистор 16, управляющий транзистор 17 и-р-и-типа и первый резистор 18. Четвертый и пятый транзисторы 12 и 13 и четвертый резистор

14 образуют токовый отражатель.

Первый транзистор 1 подключен коллектором к базе третьего транзистора 9 и ко вторым выводам третьего резистора 2, конденсатора 11 и второго резистора 16, базой к первому выводу шестого резистора 15 и ко второму выводу пятого резистора 4 и эмиттером к эмиттеру второго транзистора 10 и к коллектору четвертого транзистора 12.

Первый вывод третьего резистора 2 соединен с первым выводом конденсатора 11, с выводом 3 для подключения положительного вывода источника электропитания, с коллектором третьего транзистора 9 и.с первым выводом четвертого резистора 14, второй вывод которого подключен к базе и к коллектору пятого транзистора 13 и к базе четвертого. транзистора 12, эмиттер которого соединен с общей шиной 6 и с эмиттерами пятого транзистора 13 и управляющего транзистора 17. Управляющий транзистор

17 подключен базой к первым выводам генератора 8 переменного напряжения и первого резистора 18 и коллектором ко второму выводу первого резистора 18 и второго резистора 16, Первый вывод пятого резистора

4 подсоединен к базе и к коллектору второго транзистора 10 и к эмиттеру третьего транзистора 9. Второй вывод шестого резистора

15 соединен с выходным выводом 5, предназначенным для подключения ультразвукового пьезопреобразователя 7.

Согласующее устройство для ультразвукового пьезопреобразователя работает следующим образом, В исходном состоянии все транзисторы закрыты. При подаче напряжения питания через вывод 3 на эмиттерах первого транзистора 1 и второго транзистора 10 задается ток, необходимый для перевода всех транзисторов в активный режим работы. При подаче на базу первого транзистора 1 приращения тока Ai д1 увеличивается ток, протекающий через колле кторную и эмиттерную цепь этого транзистора, Падение напряжения на третьем резисторе 2 возрастает. При этом напряжение между базой первого транзистора 1 и выводом 3 для подключения положительного полюса источника электропитания увеличивается на величину

AUi =Pi Aiд1 R1, где, — коэффициент усиления по току первого транзистора 1;

Лi д1 — приращение тока базы первого транзистора 1;

R> — сопротивление третьего резистора

2 в цепи коллектора первого транзистора 1.

Поскольку напряжение питания Е между выводом 3 для подключения положительного полюса источника электропитания и

10 общей шиной 6 постоянно, то на эту же величину должно уменьшиться напряжение между базой первого транзистора 1 и общей шиной 6. Таким образом, увеличению тока

Л t ä1 между базой первого транзистора 1 и общей шиной 6 соответствует уменьшение напряжения на этом участке цепи, Это означает, что устройство обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением.

При этом вольт-амперная характеристика

20 устройства имеет вид Я-типа (фиг. 2) и смещена вдоль оси токов; Устройство с вольтамперной характеристикой S-типа имеет индуктивный характер реактивности. Подключением конденсатора 11 параллельно переходу коллектор-база третьего транзистора 9 осуществляется преобразование емкостного импеданса в индуктивный.

Температурная и режимная стабильность эквивалентных параметров зависит от

30 температурной стабильности сопротивления

R> третьего резистор 2, а также температурной стабильности электрической емкости С1 конденсатора 11(фиг. 1), которые выбираются прецизионными и не зависят от параметров транзисторов. Сопротивление R> третьего резистора 2 и емкость С1 конденсатора 11 рассчитываются из соотношения =(Rt)2С1 =

40Р Сл где fo — частота заполнения радиоимпульса.

Шестой резистор i5 служит для компенсации в требуемых пределах абсолютной величины отрицательного дифференциального

45 сопротивления i R -! и осуществляет регулирование добротности эквивалентной индуктивности, которая определяется выражением

CU L (R.- Я-i ) где R — сопротивление шестого резистора

15. включенного последовательно с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Повышение напряжения Ог генератора

55 8 приводит к увеличению базового тока управляющего транзистора 17, а следовательно, и его коллекторного тока. В результате изменяется напряжение открывания первого, третьего и второго транзисторов 1, 9, 10, 1б47384

При этом вольт-амперная характеристика

Я-типа перемещается вдоль оси напряжений (фиг. 2) и изменяется выходное напряжение, подаваемое на электроды ультразвукового пьезопреобразоват ля 7.

Использование изобретения позволяет повысить стабильность передаточной функции согласующего устройства, Формула изобретения

Согласующее устройство для ул ьтразвукового пьеэопреобразователя, содержащее пять транзисторов п-р-п-типа, шесть резисторов, генератор переменного напряжения, общую шину и управляющий транзистор и-рп-типа, база которого является входом устройства и подключена к первым выводам первого резистора и генератора перемен ного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной и с змиттером управляющего транзистора п-р-п-типа, подсоединенного коллектором ко второму выводу первого резистора и к первому выводу второго резистора, третий резистор подключен первым выводом, предназначенным для подсоединения к положительному выводу источника питания, к первому выводу четвертого резистора, вторым выводом к коллектору первого транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером второго транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 5 с целью повышения стабильности его передаточной функции за счет исключения влияния изменений температуры, оно снабжено конденсатором, первый вывод которого соединен с первым выводом третьего рези10 стора и с коллектором третьего транзистора, подсоединенного базой ко вторым выводам конденсатора, третьего резистора и второго резистора и эмиттером к коллектору и базе второго транзистора и

15 первому выводу пятого резистора, второй вывод которого соединен с базой первого транзистора и с первым выводом шестого резистора, второй вывод которого является выходом устройства и предназначен для

20 подключения ультразвукового преобразователя, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора, подключенного эмиттером к общей шине и базой ко второму выводу четвертого рези25 стара и к базе и коллектору пятого транзистора, эмит ер которого соединен с общей шиной, 1647384

Т,иФ

Фиг.2

Фиг. 5

Составитель В. Костюхин

Техред М.Моргентал Корректор М.Пожо

Редактор Г. Наджарян

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,.ул.Гагарина, 101

Заказ 1647 Тираж 402 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета llo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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