Устройство для возбуждения ультразвуковых колебаний

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1766667 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0901.78 (21) 2579111/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.09,80. Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 300%80 р1)м. к,.

В 06 В 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Авторы. изобретения

В.М. Колешко и В.Я . Сунка (71) За яв итель

Институт электроники АН Белорусской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

УЛЬТРАЗВУКОВ61Х KOJIEBAHHA

Изобретение относится к области ультразвуковой обработки материалов и, в частности может найти применение для ультразвуковой микросварки в электронной промьпаленности. 5

Известны устройства для возбуждения ультразвуковых колебаний со стабилизацией электрических и механических параметров акустической колебательной системы микросварочного оборудования (11 .

Недостатками известных устройств является неудовлетворительное качество ультразвуковой сварки вследствие нестабильности колебаний при измене- 15 нии нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее задающий генератор, предусилитель, подключенный к 20 выходу задающего генератора, последовательно соединенные усилитель мощности, ультразвуковой преобразователь и измерительное сопротивление, а также цепь обратной связи по фазе, 25 включающую квадратурный фаэовращатель, соединенный с выходом ультразвукового преобразователя, фазовый детектор, входы которого соединены соответственно с выходами усилителя 30 мощности и квадратурного фазовращателя, и источник опорного напряжения, соединенный с выходами фазового детектора (2) .

Недостатком данного устройства является значительная неравномерность частотной характеристики колебательной системы, что приводит к дестабилизации амплитуды механических колебаний при изменении условий ввода колебаний в зону ультразвуковой обработки. Этот недостаток особенно проявляется в акустических колебательных системах для микросварки интегральных схем, которые имеют очень высокие механические добротности

0 — 100-500. и

Целью изобретения является уменьшение неравномерности частотной характеристики колебательной системы устройства.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство введены омическое сопротивление, включенное между выходом предусилителя и входом усилителя мощности, пьезоэлектрический резонатор, подключенный к выходу омического сопротивления, подключенные параллельно пьезоэлектрическому резонатору индуктивность и перестраи766667.

5 lO

Формула изобретения

65 ваемая емкость, выполненная в виде двух встречно включенных диодов, при этом их средняя точка подключена к одному из выходов источника опорного напряжения, а крайние точки через балластные сопротивления подключены

tc его другому выходу.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1, предусилитель 2, на выходе которого последовательно включено омическое сопротивление 3 и пьезоэлектический резонатор 4. Средняя точка этих элементов соединена с усилителем 5 мощности, нагруженным ультразвуковым преобразователем 6 и измерительным сопротивлением 7. Параллельно пьезоэлектрическому резонатору 4 включена индуктивность 8 и через емкость 9 — перестраиваемая емкость на базе двух встречно включенных диодов (стабилитронов) 10 и 11. Устройство содержит также цепь обратной связи по фазе, включающую соединенный с выходом ультразвукового преобразователя 6 квадратурный фазовращатель 12, фазовый детектор 13, входы которого соединены с выходами усилителя 5 мощности и квацратурного фазовращателя

12, и источник 14 опорного напряжения, один из выходов которого соединен с выходом фазового детектора 13 и средней точкой диодов 10 и 11, а второй выход соединен через балластные сопротивления 15 и 16 с крайними точками диодов 10 и 11.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение задающего генератора 1 через предусилитель 2 подается на последовательно включенную цепочку из сопротивления 3 и резонатора 4. С выхода резонатора 4 напряжение поступает на вход усилителя 5 мощности, нагруженного ультразвуковым преобразователем 6, с последовательно включенным измерительным сопротивлением

7. Параллельно резонатору 4 включена индуктивность 8. Амплитудночастотная зависимость входного импеданса этой параллелвной цепочки имеет М-образную строго симметричную характеристику. На вход усилителя мощности подается напряжение М-образной формы.

Усиленное усилителем 5 мощности напряжение М-формы возбуждает ультразвуковой преобразователь 6 различным напряжением при изменении частоты. На частоте механического резонанса возбуждаемое напряжение минимально и возрастает с уменьшением или увеличением частоты относительно резонансной. Механическая добротность ультразвукового преобразователя б выбирается равной добротности, определяемой по средней части М-образной характеристики с вершиной на минимуме этой характеристики. Это позволяет получить минимальную неравномерность в полосе пропускания.

При постоянной добротности пьезоэлектрического резонатора 4 небольшие изменения добротности М-образной характеристики возможны при изменении сопротивления 3.

Резонансная частота ультразвукового преобразователя 6, работающего в различных режимах электрического возбуждения, изменяется. Как правило, при увеличении подводимой электрической мощности уменьшается резонансная частота максимума механических колебаний. Для частотной привязки частоты механического резонанса к частоте среднего минимума М-образной характеристики выходное напряжение с измерительного сопротивления 7 через квадратурный фазовращатель 12 и фазовый детектор 13 подается на диоды 10 и

11. При изменении напряжения фазового детектора 13 емкость диодов изменяется до тех пор, пока частота.среднего минимума М-образной характеристики, системы из паралелльного соединения резонатора 4 и индуктивности 8 совпадет с частотой механического резонанса. При этом вся М-образная характеристика симметрично сдвигается по частотной оси в сторону уменьшения частоты со среднего минимума. Для начального смещения частоты этого минимума служит источник 14 опорного напряжения.

Предлагаемое устройство для возбуждения ультразвуковых преобразователей обладает положительным эффектом, состоящим в повышении качества ультразвуковой обработки. Это достигается тем, что амплитудно-частотная характеристика устройства является равномерной в широкой полосе, дестабилизация акустической мощности за счет выхода из резонанса механической колебательной системы сведена до минимума.

Устройство для возбуждения ультразвуковых колебаний, содержащее задающий генератор, предусилитель, подключенный к выходу задающего генератора, последовательно соединенные усилитель мощности, ультразвуковой преобразователь и измерительное сопротивление, а также цепь обратной связи по фазе, включающую квадратурный фазовращатель, соединенный с выходом ультразвукового преобразователя, фазовый детектор, входы которого соединены соответственно с выходами усилителя мощности и квадратурного фазовращателя, и источ-. ник опорного напряжения, соединенный с выходами фазового детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения неравномерности частотной характеристики, в него вве766667

Составитель Е.Литвинов

Редактор T.Ïèëèïåíêq Техреду И.Кузьма Корректор И.Куска

Заказ 7046/5 Тираж 565 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 дены омическое сопротивление, включенное между выходом предусилителя и входом усилителя мощности, пьезоэлектрический резонатор, подключенный к выходу омического сопротивления, подключенные параллельно пьезоэлектрическому резонатору индуктивность и перестраиваемая емкость, выполненная в виде двух встречно включенных диодов, при этом их средняя точка подключена к одному из выходов источника опорного напряжения, а крайние точки через балластные сопротивления подключены к его другому выходу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 391913, кл. B 23 К, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 521947, кл. В 06 В 1/02, 1975 (прототип).