Ультразвуковой пьезопреобразователь

/04,тво9/04 ПРЕОБР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЭОБР К АВТОРСКОМУ СВ(57) Изобретение относится к областинеразрушающего контроля и может бытьиспользовано при ультразвуковом конт 801254 роле материалов и изделий. Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет повьпнения устойчивости пьеэопреобразователя. Ультразву" козой преобразователь содержит ньезопластину с электродами и согласующий активный четырехполюсник в виде управляемой индуктивности с отрицательным дифференциальным сопротивлением, При включении активного четырехполюсника управляющий транзистор изменяет. на" клон вольт-амперной характеристики активного четырехполюсника так, чтобы обеспечить эффективное гашение реверберации пьезопластины без уменьшения полезного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.б 2Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле материалов и иэделий,Целью изобретения является повышение надежности контроля эа счет повышения устойчивости пьеэопреобрааователя.На фиг. 1 приведена схема ультразвукового пьезопреобразователя; на 1 Офиг, 2 " эквивалентная схема ультразвукового пьезопреобразователя; нафиг. 3 - вольт-амнерные характеристики активного четырехполюсника.Ультразвуковой пьезопреобразователь содержит льезопластину 1 с электродами 2 и согласующий четырехполюсннк 3, подключенный к электродам 2,выполненный в виде управляемой индуктивности с изменяемым отрицательнымдифференциальным сопротивлением Активный четырехполюсник 3 выполнениз первого 4 н второго 5 транзисторовразного типа проводимости с резисторами 6 и 7 в коллекторных цепях, вклю ченных между шиной 8 питании и землей" 9 параллельно с пьезопластиной 1,последовательно соединенных переменного резистора 10, двух параллельныхцепей, каждая из которых состоит изрезисторов 11 и 12 и дополнительноготранзистора 13 и 14 н - р -о -типа,эмиттеры этих транзисторов соединены,и резистора 15, соединенного с базойр - ь - р -транзистора 5, эмиттерыЗРП - Р -и. -транзисторов 13 и 14 соеди. нены с коллектором первого тразистора 4, коллектор первого дополнительного ь - р - и -транзистора 14 черезрезистор 16 соединен с шиной 8 пита 40ния, а коллектор второго дополнительного транзистора 13 - через резистор 17 с базой второго транзистора 5,и управляющего транзистора 18 п - р -в-типа, база которого соединена через резисторы 19 и 20 с "землей" 945и базой второго транзистора 5, эмиттер - с базой первого транзистора 4и через резистор 21 - с коллекторомвторого транзистора 5, а коллектор -с базой того же транзистора, шина пи- отания 8 через резистор 22 и одно плечо переменного резистора 10 соединены с плюсом источника питания 23,второе плечо переменного резистора 10 - с "землей" 9. 55Ультразвуковой пьезопреобразова"тель работает следующим образом,В исходном состоянии транзисторы 4,5,13,14 и 18 заперты (участок ОА на фиг. 3), Увеличение питающего напряжения открывает управляющий транзистор 18, За счет тока через управляющий транзистор 18 повышается падение напряжения на резисторах 6, 15, 7 и 21, что вызывает открывание транзисторов 4 и 5. При этом замыкается положительная обратная связь через резисторы 15 и 21, что соответствует участку АВ (фиг.3). Перемещением движка переменного резистора 10 осуществляется изменение базовых токов транзисторов 13 и .14, это вызывает изменение условий включения и выключения активного четырехполюсни" ка 3, т.к. изменяется сопротивление коллектор-эмиттерных переходов транзисторов 13 и 14.На фиг. 3 показано, как изменяется форма вольт-амперной характерис-. тики при подключении транзисторов 13 и 14 (ОАВС - исходная вольт"ампериая характеристика, СМИР - вольт"амперная характеристика, полученная после под" ключения транзисторов 13 1 14. Повышение напряжения генератора приводйт к увеличению управляющего тока транзистора 18, а соответственно, и коллекторного тока. В результате изменя - ется напряжение открывания основных транзисторов 4 и 5, а следовательно, и выходного напряжения, подаваемого на электроды 2 пьезопреобраэователя.Выполнение схемы согласования в виде активного четырехполюсника с изменяемым отрицательным дифференциальным сопротивлением позволяет ,получить на выходе пьезопреобраэователя затухающий апериодический процесс. При этом изменением соотношения глубины положительных (реэисторы 15 и 21 на фиг. 1) и отрицательных (резисторы 6 и 7 на фиг. 1) обратных связей в согласующем активном четырехполюснике можно осуществлять вариацию отрицательного дифференциального сопротивления в широких пределах (от десятков кОм до десятков Ом), а следовательно, и постоянных времени Т, и Т (т.е. изменять скорость затухания переходного процесса).По сравнению с прототипом, предлагаемое устройство позволяет повысить устойчивость .ультразвукового пьезо-преобразователя за счет выполнения схемы согласования в виде активного четырехполюсника. Действительно, переходный процесс на выходе предлагаемо"з 1 25 ц го в качестве согласующего устройства четырехполюсника с изменяемым отрицательным дифференциальным сопротивлением является апериодически устойчивым, затухающим. За счет изменения питающего напряжения осуществляется%вариация отрицательного дифференциального сопротивления /2-(р)/ и постоянных времени Т и Т 1, являющихсяфункциями /2-(р= /, т.е, 1 ОТ,=.Г; /2-1 р)/);Т =Г, (/2-(р)/). Ультразвуковой пьезопреобраэователь, содержащий пьеэолластину с электродами и согласующий активный четырехполюсник, подключенный к электродам, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что., с целью пь ьппения надежности контроля, согласующий активный четырехполюсник выполнен в виде управляемой индуктивности с изменяемым отрицательным дифференциальным сопротивлением.2. Пьезопреобразователь по п. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что активный четырехполюсник выполнен из первого и второго транзисторов разного типа проводимости с резисторами в коллекторных цепях, включенных между шиной питания и землей параллельно с пьезопластиной, последовательно соединенных переменного резистора, двух параллельных цепей, каждая из которых состоит из резистора и дополнительного.транзистора ь - р - п -типа, эмиттеры этих транзисторов соединены, и резистора, соединенного с базой- и - р -транзистора, эмиттеры И -- п -транзисторов соединены с коллектором первого транзистора-П -типа, коллектор первого дополнительного п - Р - и -транзистора через резистор соединен с шиной питания, а коллектор второго через резистор с базой второго транзистора, и управляющего транзистора и - р - й - типа, база которого соединена через резисторы с землей и базой второго транзистора, эмиттер с базой первого транзистора и через резистор - с коллектором второго транзистора, а коллектор с базой того же транзистора, шина питания через резистор и одно плечо переменного резистора соединены с плюсом источника питания, второе плечо переменного резистора - с землей,Следовательно, имеется возможность регулировать скорость переходного процесса и полосу проускания устройства, т.е. получать требуемую форму выходного сигнала ультразвукового преобразователя, исключая паразитные колебания. 20г Таким образом, предложенный ультразвуковой пьезопреобразователь, схема согласования которого выполнена в ви 25 де активного четырехнолюсника с изменяемым отрицательным дифференциальвьм сопротивлением, является более устойчивым по сравнению с прототипом, Кроме того, в отличие от прототипа, в котором сигнал от генератора частично гасится на пассивных элементах согласующего четырехполюсника в результате чего предъявляются повышенные требования к выходному сигналу генератора, т.е. амплиТуда возбуждающего импульса передатчика составляет сотни вольт), в предлагаемом устройстве усиливается сигнал от генератора, т.к. предложенный активный четырехыолюсник с отрицательным дифференциальным сопротивлением является усилителем. Это позволяет повысить ам плитуду акустического сигнала и уменьшить уровень помех, тем самым повысив надежность контроля. 45 376 4 Формула изобретения1254376 ОФп,ЗСоставитель А.ОлохтоновТехред А,Кравчук Корректор ,В.Бутяг ит едакт 78 аказ 471 ар с.тв изобр а ф Пройзводственно-йолиграФическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектна Ти ВНИИПИ Госу по делам 113035, Нос