Формирователь зондирующих импульсов
Союз Советских
Соцнвпмстнчесних
Республик (i и855974 (6I ) Дополннтельное к авт. свил-ву— (22)Заявлено 27.07.79 (21) 2803942/18 — 21 с прнсоелнненнем заявки,%— (23) Приоритет—
Опубликовано 15,08.81 ° Бюллетень Рй 30
Дата опубликования описания 1 6, 08. 8 1
Н 03 К 5/02 зооударстееииый комитет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УЛз(б21. .371(088.81 (72) Авторы нзобретення
В.А. Маркелов и А.А. Барановский"--Х
1 1
Ф с (71) Заявитель (54) ФОРМИРОВАТЕ11Ь ЗОНДИРУЮЩИХ И1ПУЛЬСОВ
Изобретение относится к приборостроению, а именно к акустическим уровнемерам эхо-локационного -*ила, и может найти применение в металлургической, химической и других отраслях промьппленности для измерения уровня сыпучих и кусковых материалов в емкостях.
Известен формирователь зондирующих импульсов, содержащий выходной:. усилитель с трансформатором, вторичная обмотка которого совместно с емкостью электроакустического преобразователя, подключенного к этой обмотке, образует колебательный контур, резонансная частота которого соответствует частоте наполнения зондирующих импульсов tl ).
Недостатком этого формирователя является то, что колебательный кон- тур является частотноизбирательным элементом для принятого преобразователем отраженного акустического сигнала, что обуславливает большую длительность переходного процесса в виде свободных затухающих колебаний после окончания зондирующего импульса. Эти свободные колебания не дают возможности выделить полезный отраженный импульс, особенно с малых расстояний. В конечном счете увеличение добротности или избирательности контура приводит к недопустимому увеличению зоны нечувствительности формирователя в начале периода повторения зондирующего сигнала.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является формирователь импульсов, содержащий выход1S ной усилитель с источником питания электронными ключами .и колебательным контуром на выходе t2j.
Недостатком этого формирователя
20 является то, что посредством электронных ключей колебательный контур после окончания импульса отключается от усилителя и закорачивается, что ие дает возможности использовать колеба5974
50 о
3 85 тельный контур в промежутках между зондирующими импульсами в качестве частотноизбирательного элемента для принятого электроакустическим преобразователем отраженного акустического импульса.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет совмещения функций излучения зондирующего сигнала и приема отраженного сигнала в одном устройстве.
Поставленная цель достигается тем, что в формирователь зондирующих импульсов, содержащий усилитель с источником питания и колебательным контуром на выходе, введен нелинейный элемент, последовательно включенный в колебатепьный контур, транзистор
У эмиттер и коллектор которого под-, ключен к выводам нелинейного элемента, а база подключена через резистор к источнику питания, и последовательно соединенные конденсатор и резистор, включенные между базой транзистора и одним из выводов источника питания.
Нелинейный элемент, включенный последовательно в колебательный контур, обеспечивает отсечку колебаний в колебательном контуре по нижнему уровню, поэтому, когда амплитуда колебаний в контуре после окончания зондирующего импульса становится меньшей порога нелинейного элемента, его сопротивление резко возрастает и свободные колебания в колебательном контуре прекращаются, Длительность свободных колебаний контура, таким образом, тем меньше, чем больше сопротивление нелинейного элемента в закрытом состоянии.
Я
Транзистор, подключенный своим эмиттером и коллектором к нелинейному элементу, а базой через резистор — к источнику питания, в начальной части формируемого радиоимпульса находится в открытом состоянии и шунтирует нелинейный элемент, к концу радиоимнульса запирается за счет заряда конденсатора, подключенного к ег базе, и тем самым обеспечивает срыв колебаний в колебательном контуре посредством нелинейного элемента одновременно с окончанием радиоимпульса.
В то же время„ благодаря конденсато ру и резистору, включенным между базой транзистора и источником питания, после окончания зондирующего импульса транзистор плавно открывается, увеличивая 1обротность колебательного контура, а следовательно и избирательность для принятого отраженного акустического импульса.
Таким образом, формирователь обеспечивает подавление свободных колебаний в контуре после окончания зондирующего импульса и в то же время обеспечивает необходимую избирательность колебательного контура формирователя в промежутках между зондирующими импульсами, что в конечном итоге уменьшает зону нечувствительности акустического уровнемера,, увеличивает его помехоустойчивость и надежность измерений.
На чертеже показана принципиальная схема формирователя зондирующих импульсон.
Формирователь содержит выходной усилитель 1 с источником 2 питания, колебательный контур 3, образованный вторичной обмоткой выходного трансформатора усилителя 1 и емкостью злектроакустического преобразователя
4, нелинейный элемент 5, включенный последовательно в колебательньгй контур 3, транзистор б, подключенный эмиттером и коллектором параллельно нелинейному элементу 5„ резисторы 7 и 8 и конденсатор 9, включенные в цепь базы транзистора б.
Электроакустический преобразователь 4, например, электростатического типа, выполняет роль излучателя акустического зондирующего импульса, а также принимает отраженный акустический импульс и преобразует его в соответствующий электрический сигнал.
Нелинейный элемент 5 представляет собой два последовательно встречно включенных стабилитрона или два параллельно встречно включенных динисT0P Q
Формирователь зондируюших импульсов работает следую:цим образом.
Иа вход выходного усилителя 1 пос.тупает радиоимпульс от задающего генер ат ор а (на чертеже не показан с заданной длительностью и частотой наполнения, соответствующей резонанс-. ной частоте колебательного контура 3.
Усиленный выходным усилитслем 1, радиоимчульс через вьг:,одной трансформатор поступает на колебательный контур 3, образованный индуктинностью вторичной обмотки выходного трансфор855974 матора и емкостью электроакустического преобразователя 4.
Амплитуда радиоимпульса на колебательном контуре 3 составляет, например 200-250 В, а уровень отсечки по нижнему уровню в нелинейном элементе
5 равен 5-6 В, поэтому нелинейный элемент 5, включенный последовательно в колебательный контур 3, практически не искажает радиоимпульс, прикла- 10 дываемый к электроакустическому преобразователю 4 и преобразуемый нм в зондирующий акустический им ульс.
Кроме того, к моменту начала рациоимпульса транзистор 6 открыт током, 15 протекающим по резистору 7 и базе транзистора 6.
В момент появления радиоимпульса на колебательном контуре 3 и на нелинейном элементе 5 начинается заряд 20 конденсат.»ра 9 отрицательными полупериодами радиоимпульса по цепи: источник питания 2 — резистор 8 — переход коллектор база транзистор 6 — не линейный элемент 5. 25
Постоянная времени цепи заряда выбрана таким образом, что к концу радиоимпульса конденсатор 9 оказывается заряженным до напряжения запирания транзистора б; 30
Транзистор 6 перестает шунтировать нелинейный элемент 5 и после окончания радиоимпульса, когда амплитуда напряжения на колебательном контуре
3 уменьшается ниже порога ограничения 3! нелинейного элемента 5, колебания в колебательном контуре 3 срываются.
В дальнейшем конденсатор 9 начинает разряжаться через резисторы 7 и 8 и транзистор 6 плавно открывается. Соп- « ротивление вносимое в колебательжлй контур 3 нелинейным элементом 5 с параллельно подключенным транзистором
6, по мере открывания транзистора б и уменьшения его сопротивления начинает 45 падать. В связи с этим добротность колебательного контура 3 постепенно увеличивается. Соответственно увеличивается и избирательность колебательного контура 3 для принятого электро- 0 акустическим преобразователем 4 отраженного акустического сигнала.
Таким образом, формирователь вырабатывает зондирующие импульсы с малым временем затухания колебаьп»й после окончания радиоимпульса, при этом ко лебательный контур 3 формирователя имеет на один — два порядка более высокую избирательность в промежутках времени между зондирующими импульсами, что поэвог.:ет использовать его в I Избирательность колебательного контура формирователя определяется его добротностью при закороченном нелинейном элементе 5, она может быть повышена до необходимой величины эа счет уменьшения активных потерь в контуре. При этом время затухания колебаний после зондирующего импульса в устройстве остается неизменным и эона нечувствительности не увеличивается. Формирователь позволяет также упростить приемопередающий блок акустического уровнемера, увеличить его помехоустойчивость и надежность. Формула изобретения Формирователь зондирующих импульсов, содержащий усилитель с источни-. ком питания и колебательным контуром на выходе, О т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей эа счет совмещения функций излу тения зондирующего сигнала и приема отраженного сигнала в Одном устройстве, в него введен нелинейный элемент, последовательно включенный в колебателыи»й контур, транзистор, эмиттер и коллектор КОторого подключены к выводам нелинейного элемента, а база подключена через резистор к источнику питания, и последовательно соединенные конденсатор и резистор, включенные между базОй I рзе!эистОра и Одним из зывОЦОв источника литания. Источники информации, принятые Бо в1»»01ание IIpB экспертизе ) . b »тОрскОе cI» geve.. I c! во СССР Р 474359 кл* В 06 В . 06 13 02 73 2 е Авторское свидетельсз но СCCP. »». 655068 к:,», И 03 K 3780, 23 06 77 855974 Составитель В. Казаков Редактор И. Касарда ТехредТ,Маточка . Корректор N. Коста Заказ Ь9б4/85 Тираж 988 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва Ж-35 Раушская наб.> g, 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
