Формирователь импульсов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 19. 07.76(21) 2390263/18-21с присоединением заявкиСоюз Советских Социалистических Республики 636783 51) М, Кл. 3 К 5/ осудврственный иомит Совета Министров ССС по делам изаоретенийи открытий(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬС О Изобретение относится к устроиствам для неразрушающих испытаний материалов и конструкций ультразвуковым импульсным методом. Оно может быть также использовано в ультразвуковых уровнемерах.Известен формирователь импульсов, содержащий электронный ключ, ограничительный резистор, пьезоэлектрический датчик, высоковольтный блок питания, в котором выход электронного ключа соединен с делителем напряжения, одно из плеч которого зашунтировано буферным (накопительнымсконденсатором, а к другому подключен пьезоэлектрический датчик-излучатель 1 .Благодаря изменению полярности напряжения на электродах пьезоэлектрического датчика в момент генерации импульса деформация пьезоматериала излучателя происходит в пределах от-Л 1 до + Ь 1, так как квазилинейный участок зависимости между напряжением на электродах и удлинением кристалла пьезоэлектрического датчика используется дважды за один рабочий цикл. Однако наличие отдельных высоковольтного блока питанйя, генератора импульсов для управления электронным ключом устройства,а также резисторов (ограничительного и в делителе напряжения) приводит к снижению КПД формирователя и усложняет его принципиальную схему.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является формирователь импульсов, предназначенный для генерации импульсов возбуждения пьезоэлектрических излучателей ультразвуковых уровнемеров, содержащий параллельно включенные тиристор, накопительный кони денсатор и пьезоэлектрический излучатель,а также трансформатор переменного напряжения с двумя. вторичными обмотками и два выпрямительных диода, причем первый диод и тиристор включены последовательно в цепь высоковольтной обмотки трансформатора, катод второго диода соединен с управляющим электродом тиристора, а анод второго лиола через низковольтную обмотку трансформатора полключен к катоду тиристора 2.В ванном формирователе импульсов завремя рабочего цикла напряжение на электролах пьезоэлектрического излучателя изменяется в прелелах от 0 ло + 1.:, гле 11 - мак10 25 симальное напряжение на аноде тпрпстора, которое должно быть меньше пробпвочпоо напряжения излучателя. При этом излучдтсфль посылает в материал механические импульсы с амплитудой от О до +Л К т. е. квазилинейный участок нелинейной зависимости между напряжением на электродах и удлинением кристалла пьезоэлектрического излучателя используется только один раз за один рабочий цикл. Попытки увеличить амплитуду зондирующего импульса за счет увеличения напряжения ведут к электрическому пробою излучателя. Этот недостаток накладывает ограничения на велинну максимальной базы прозвучивания и на отношение сигнал-шум ультразвуковых приборов.Цель предлагаемого изобретения - увел иченИе амплитуды импульса излучателя и КГ 1 Д устройства,Для этого в формирователь импульсов, содержащий тиристор, первый и второй диоды, накопительный конденсатор, пьезоэлектрический излучатель и трансформатор с высоковольтной и низковольтной вторичными обмотками и.первичной обмоткой, подключенной к источнику питающего напряжения. Причем анод первого диода соединен с первым крайним выводом высоковольтной вторичной обмотки трансформатора, катод первого диода соединен с анодом тиристора, накопительный конденсатор включен между анодом тиристора и первым выводом пьезоэлектрического излучателя, катод второго диода соединен с управляющим электродом тиристора, а анод второго диода через низковольтную вторичную обмотку трансформатора подключен к катоду тиристора. Введены новые элементы и изменения схемы, обеспечивающие изменения полярности напряжения на электродах пьезоэлектрического излучателя за время одного рабочего цикла формирователя, - введен третий диод, причем катод третьего диода соединен оо вторым крайним выводом высоковольтной вторичной обмотки, анод третьего диода соединен с катодом тиристора и вторым выводом пьезоэлектрического излучателя, а точка соединения пьезоэлектрического излучателя с накопительным конденсатором соединена с отводом от середины высоковольтной вторичной обмотки трансформатора..На чертеже дана принципиальная электрическая схема предлагаемого формирователя импульсов. Предлагаемый формирователь импульсов содержит трансформатор 1 переменного напряжения с высоковольтной и низковольтной вторичными обмотками, причем высоковольтная обмотка снабжена отводом от середины, первый, второй и третий диоды 2, 3 и 4 соответственно, тиристор 5, накопительный конденсатор 6, пьезоэлектрический излучатель 7. Причем в цепь высоко 30 35 40 45 50 55 вольтной вторичной обмотки трансформатора 1 последовательно включены первый 2 и третий 4 диоды, а также тиристор 5 таким образом, что анод первого диода 2 соединен с первым крайним выводом высоковольтной вторичной обмотки трансформатора 1, катод первого диода 2 соединен с анодом тиристора 5, накопительный конденсатор 6 включен между анодом тиристора 5 и первым выводом пьезоэлектрического излучателя 7, катод второго диода 3 соединен с управляющим электродом тиристора 5, а анод второго диода через низковольтную обмотку трансформатора 1 подключен к катоду тиристора 5, катод третьего диода 4 соединен со вторым крайним выводом высоковольтной вторичной обмотки трансформатора 1, анод третьего диода 4 соединен с катодом тиристора 5 и вторым выводом пьезоэлектрического излучателя 7, а точка соединения пьезоэлектрического излучателя 7 с накопительным конденсатором 6 соединена с отводом от середины высоковольтной вторичной обмотки трансформатора 1. Гредлагаемый формирователь им ну,ьсов работает следующим ооразом. В один из полупериодов переменного напряжения, снимаемого с высоковольтной вторичной обмотки трансформатора 1, первый и третий диоды 2 и 4 оказываются открытыми и происходит заряд емкостей накопительного конденсатора 6 и пьезоэлектрического излучателя 7. В течение этого полупериода тиристор 5 и второй диод 3 остаются закрытыми. В следующем полупериоде переменного напряжения выпрямительный диод 3 отпирается, в результате чего потенциал управляющего электрода тиристора 5 начинает возрастать и при определенном значении этого потенциала происходит пробой (отпирание) тиристора 5. В течение этого полупериода переменного напряжения первый и третий диоды 2 и 4 остаются закрытыми, поскольку до момента отпирания тиристоров 5 на электродах накопительного конденсатора 6 и пьезоэлектрического излучателя 7 сохраняется высокое напряжение соответствующей полярности. Третий диод 4 является существенным признаком предлагаемого формирователя, так как при его отсутствии пьезоэлектрический излучатель 7 оказывается включенным непосредственно в цепь половины высоковольтной вторичной обмотки трансформатора 1 и положительный эффект 1 генерацию широкополосного импульса) получить невозможно. В момент пробоя тиристора 5 накопительный конденсатор 6 оказывается подключенным параллельно пьезоэлектрическому излучателю 7, причем в начальный момент времени напряжения на электродах названных элементов оказываются равными по величине и противоположными по полярности, посколь ку ) трансформатора 1 еде.тан Отвод )1 середины высоковольтной Вторичнои н мотки.1 ак как емкость накопительного конденсатора 6 много больше емкости пьезоэлектрического излучателя 7, то ироисколцт церера- ирелелецие электр ческик зарялов, в роз;льтате которого цапряженце ца Ооклали 1 х цье:30 эг 1 ект(эическОГО Г)злчцате,чи 3.Мц ИТСЯ ПО НОЛЯр НОСТИ Н 2 цротц 30 ИОГ 10 ЖНе.следствие пьезоэлектр )ескОГО э 1)01.: При цзчецегши напряжения на электрола, цьезо,ектрицеского изл чателя 7 отДО 1., Где 1, - г 12 Гря же ни е, с ни. 20.Ое с половицы высоковольтной вторичной обчотки трацсфорчатора 1, не превышающее цробцвное напряжение излучателя, произой лет леформация пьезоэлемента пьезоэлектрицеского .Излуцате я 7 В прело,)ак - з 1 ло -4=) 1, цто В лва рза больше, цем чожет быль получено с шчош)ио известнык рор 1 и 2 пователей импульсов. В роз)ГЬтатс в ирозВучиваемую среду булет послан ичиу,ьс чекацическик колеоаний в:п 32 раза большей ичп,)итулы. Благодаря этому чожцо уве,иИ 11 ь ч 21 ситальню базч црОз 3 цц 32 ция 13 ЕГ 1 ИИЦЧ ОТЦОЦ 1 ЕНИЯ СЦГНВЛП) 31.В преллагаечоч формирователе ичпуль 25 СОВ увеличение ачплитулы ичпугьса лостигастся за сцет полее полного использования квазилинейного участка нелинейной зависимости межлу напряжением на электроЛак и удлинением пьезоматериала излучателя, а резисторы и вспомогательные блоки не применяются. Благодаря этому лополцительно обеспецено повышение КПД формирователя импульсов. ФО).17/. 7 7 730 бг) стРн)77)ор)прова)те.)ь иаП,)ьсов, солержаший ц ри ." Ор, пер вы и и ВторОи ЛИО;.)ы, на кои и-,1 Ь)1 Ы 11 КондНе)100, ПЬЕЗОЭГ 1 ЕКТРИЦССКИИ цзг 1 ччатегь и тра)сс 1)оэматор с ВысокОВОльтЦ 0 И И и И 3 К О В 0 ГЫ Ц 0 И В Т О Р И и Н Ы Ч Ц 0 О0 Т и 11 . и и перви Ной обмоткой, полключснной к исто 1 ник) пит)101 цсГО напрякен И 51, 71)ице)1 анод первого л ола соединен с первым крайним Выволо Высоково,Ьтнои Вторичной Оочотки трансф 01 зчатора, катод пеэвого лиола соели не)1 с ацолоч тиристора, накопительный конлецсатор вк.тючен межл анодом тиристора и первым Выволом пьезоэлектрического излучателя, катол второго иода соединен с у 11 равляюшиэлктродоч тиристора. а ацол второго лиола церез циз- КОВОС)ЬТНЧЮ ВТОРИЦН 1 О 00)10 ТКЧ ТРансфоп)111. : ОР)1 Г 10 К ОН. Н К КЕ)ТОД ТИРИС ОРВ, ОТ.)П чг)0)7(1)йся Ге, цто, с целью чвелицения ачплитулы )чпульса излучателя и К) устройства. В не:0 Введен третин лиол, причем катол третьеглиола соединен с Вторым крайним выводом высоковольтной вторич ной Оочотки, 2 нол т)ет неО,ли Ода соеди цен с католом т:р)стори и Вторым выводом пьезоэлектриче кого излучателя, а точка соеЛИНЕНИя ПЬЕЗОЭЛС)К ГрИЧе СКОГО ИЗЛуЧатЕЛя С н 2 копитегь)ы.1 коцленс)1 тором соединена отводом от серелинь 1 высоковольтной вторицной обмотки трансформатора.Источники информации, принятые во вни- .1)ние Г)ри экспертизе:. Л 3 торское свчлетельстго ССГ Р Л 46836)7, кл. Н 03 К 3;02, 1972.2-) 3 торское свилетельство СС: ЛЪ 340460. кл. В 06 В06, 1969..и явите:ь, я и Редактор Б. Паваов Заки 367,48ии:л 144 ьН 11 И 1 И Госуда 1 с)венного комитета (.оие-а Мни и) )си Гл1 ио делам нзоореений и о - рьи и13035, Москва, Ж.ЗВ Раунокая о . д. 4,5 Фиааа Г 111 П Патент, г )скгород. роек) иая, 4