Измеритель параметров передаточной функции электроакустического преобразователя

(57)тельн носится к измерибеспечивает повыГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР А ВТСРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 14334506/24-1030,11,8715,12,89. Бюл. У 46Всесоюзный научно-исследовательинститут по разработке неразющих методов и средств контроля ства материаловВ.В. Выдрин, И.И. Арбит,Мельканович и И,С. Перов534.852(088.8)Авторское свидетельство СССР3737, кл. С 01 Н 29/04, 1984. Авторское свидетельство СССР567, кл, С 01 Н 29/04, 982.ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАТОЧУНКЦИИ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОВАТЕЛЯИзобретение отой технике и о шение точности измерения. Устроиствосодержит соединенные последовательно генератор 1 импульсов, связанныйс испытуемым преобразователем 2, установленным на акустическую нагрузку3, усилитель 4, первый временной селектор 5, перемножитель 6 аналоговыхсигналов, связанный с генератором 7качающейся частоты, фильтр 8 низкихчастот и второй временной селектор 9,первым входом соединенный с фильтром8, вторым входом - с генератором 1импульсов, а выходом - с осциллографом 10 и первым интегратором 11, первый пиковый детектор 12, соединенныйсо счетчиком 13 импульсов, вход которого подключен к выходу генератора 1,индикатор 19, графопостроитель 20,ЭВМ 21, первыми входами соединенные1529100 с генератором 7 качающейся частоты,а вторыми входами - с выходом первогопикового детектора 12, фазовращатель14, входом соединенный с генератором7 качающейся частоты, а выходом - сгенератором 1 импульсов, последовательно соединенные детектор 15, входом соединенный с генератором1 импульсов, второй интегратор 16 ивторой пиковый детектор 17, входом Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям параметров передаточной функции, электроакустического преобразователя.Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения влияния формы зондирующих импульсов,На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого измерителяпараметров и передаточной функцииэлектроакустического преобразователя,Измеритель параметров передаточнойфункции электроакустического преобразователя содержит последовательносоединенные генератор 1 импульсов(генератор импульсов напряжения илитока), соединенный с испытуемым пре образователем 2, установленным наакустическую нагрузку 3, усилитель4, первый временной селектор 5, второй вход которого подключен к второмувыходу генератора 1 импульсов, перемножитель 6 аналоговых сигналов, второй вход которого подключен к второмувыходу генератора 7 качающейся частоты, фильтр 8 низких частот и второй временной селектор 9, второй входкоторого подключен к второму выходугенератора 1 импульсов, а выход - косциллографу 10 и первому интегратору 11, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов первый пиковый детектор 12, 1 1первым входом соединенный с выходомпервого интегратора 11, а вторымвходом - с выходом счетчика 13 импульсов, В устройство также входятфазовращатель 14, входом соединенныйс вторым выходом генератора 7 качающейся частоты, а выходом - с входомгенератора 1 импульсов, счетчик 13импульсов, входом соединенный с вторым выходом генератора 1 импульсов,последовательно соединенные детектор соединенный со счетчиком 13, а выходпм - с ЭВМ 21, делитель 18 аналоговых сигналов, входом присоединенныйк второму пиковому детектору 17, авыходом - к первым входам графопостроителя 20 или индикатора 19, Повышение точности достигается за счет учета дополнительных параметров передаточных функций электроакустическогопреобразователя, 1 ил. 5 го 25 30 35 40 45 50 55 l 5, входом соединенный с третьим выходом генератора 1 импульсов, второйинтегратор 16, вторым входом соединенный с вторым выходом генератора1 импульсов, второй пиковый детектор17, вторым входом соединенный с выходом счетчика 13 импульсов, делитель18 аналоговых сигналов, вторым входомсоединенный с выходом первого пикового детектора 12, а выходом - с вторым входом индикатора 19 и с вторымвходом графопостроителя 20, первыевходы которых подключены к первомувыходу генератора 7 качающейся частоты (ГКЧ). В устройство так же может входить электронная вычислительная машина 21 ЭВМ первым входомсоединенная с первым выходом генератора 7 качающейся частоты, вторымвходом - с выходом второго пиковогодетектора 17, а третьим входом - свыходом первого пикового детектора12, Индикатор 19 используется в устройстве, если в процессе измеренияпараметров передагочных функций пьезоэлектрического преобразователя 2 не -обходим визуальный контроль и оценкаизмеренного параметра без документирования процесса измерения, В устройстве используется графопостроитель20, если необходимо получить записьрезультатов измерения на бумаге в виде графиков. Если в устройстве использовать ЭВМ 21, то возможно дополнительно повысить точность измеренияпутем уменьшения погрешности операции деления, выполняемой на ЭВМ с более высокой точностью чем делитель18 аналоговых сигналов, а также погрешности отсчета, вносимой оператором,производящим измерения при использовании индикатора 19 или графопостроителя 20,Измеритель работает следующим образом.15291 Непрерывный синусоидальный сигнал с частотой, медленно меняющейся по ,линейному ззкону в заданном диапазоне, поступает с второго выхода генератора 7 качающеися частоты на фазовращатель 14. Последний производит непрерывное изменение фазы синусоидального сигнала на угол от О до 360 по гармоническому закону, чтоонеобходимо для устранения зависимости результата измерения от фазовых соотношений между эхо-сигналом и синусоидальным сигналом генератора 7 качающейся частоты.С выхода фазовращателя 14 синусоидальное напряжение поступает на вход генератора 1 импульсов, где вы 10 15 преобразователя 2 необходимой амплитуды, длительности, периода повторения с частотой заполнения, соответствующей частоте входного синусоидального сигнала, Через Определенный вре 25 менной интервал отраженные от акустической нагрузки 3 эхо импульсы с преобразователя 2 поступают через усилитель 4 на первый временной селектор 5, где происходит предварительное селектирование первого эхо-импульса импульсом, поступающим с второго выхода генератора 1 импульсов,30 Таким образом,первый временной селектор 5 осуществляет подавление шумови мешающих сигналов вне зоны селекции и предотвращает от перегрузкиэтими сигналами последующие блоки 35 измерителя, Отселектированный первый эхо-импульс с выхода первого временного селектора 5 поступает на первый 40.вход перемножителя 6 аналоговых сигналов, иа второй вход которого поступает непрерывный синусоидальный сигнал с второго выхода генератора 7качающейся частоты. В перемножителе6 аналоговых сигналов происходит перемножение напряжения непрерывного 45 синусоидального сигнала на напряжение эхо-импульса.50Сигнал с выхода перемножителя 6 аналоговых сигналов поступает на фильтр 8 низких частот, который пропускает на первый вход второго временного селектора 9 низкочастотную55 часть спектра выходного сигнала пере- множителя 6 аналоговых сигналов.1Второй временной селектор 9 аналогично первому временному селектору 5 рабатываются радиоимпульсы напряженияили тока для возбуждения измеряемого 20 00 6управляется импульсом, поступающим на его второй вход с второго выхода генератора 1 импульсов, и пропускает сигнал первого эхо-импульса, дополнительно подавляя сигналы и шумы вне эоны селекции. Второй временной селектор 9 позволяет осуществить подавление сигналов вне эоны селекции в широком диапазоне частот входных эхоимпульсов усилителя 4, чего невозможно достичь, используя только первыйвременной селектор 5. При этом возможно использование низкочастотного второго временного селектора 9, поскольку селектированию подвергаются низкочастотные выходные сигналы фильтра 8нижних частот.С выхода второго временного селектора 9 сигнал поступает для наблюдения на вход осциллографа 1 О и на первый вход первого интегратора 11, на второй вход которого поступают импульсы с второго выхода генератора 1 импульсов, сбрасывающие первый интегратор 11 после окончания эхоимпульса. Импульсы с выхода первого интегратора 11, амплитуда которых прямо пропорциональна площади входных эхо-импульсов, а значит и амплитуде спектральной составляющей частоты эхо-импульса в данный момент времени, поступают на первый вход первого пикового детектора 12. Последний запоминает модуль амплитуды максимального из импульсов и хранит ее на время, пропорциональное коэффициенту счета счетчика 13 импульсовСброс первого пикового детектора 12 осуществляется выходным импульсом счетчика 13 импульсов, Сброс необходим для периодического обновления информации об амплитуде спектральной составляющей при изменении частоты генератора 7 качающейся частоты для измерения амплитудно-частотных характеристик преобразователя 2. Выходное напряжение первого пикового детектора 12 является результатом измерения амплитуды спектральной составляющей частоты эхо-импульса преобразователя 2 и может быть представлено в единицах измерения относительно амплитуды импульса возбуждения преобразователя 2 (например в децибеллах), Выходное напряжение первого пикового детектора 12 поступает на второй вход делителя 18 аналоговых сигналов или может быть подано на третий вход ЭВИ 21 для вы 1529100полнения операции деления, обработки результатов измерения, построения амплитудно-частотных характеристик преобразователя 2 и определения его параметров. Импульсы возбуждения с5 третьего выхода генератора 1 импульсов поступают на детектор 15, осуществляющий амплитудное или синхронное детектирование в зависимости от типа используемого . генератора 1 импульсов (генератор радиоимпульсов с гармоническим заполнением или генератор квазигармонических импульсов),Выходные импульсы детектора 15 поступают на первый вход второго интегратора 16, на второй вход которого подаются импульсы сброса с второго выхода генератора 1 импульсов. Выходные импульсы второго интегратора 16, амплитуда которых прямо пропорциональна площади входных импульсов, а значит и амплитуде максимума спектра импульса возбуждения преобразователя 2, поступают на первый 25 вход второго пикового детектора 17, на второй вход которого поступают импульсы сброса с выхода счетчика 13 импульсов, Выходное напряжение второго пикового детектора 17, соответствующее амплитуде выходных импульсов второго интегратора 16, подается на первый вход делителя 18 аналоговых сигналов или может быть подано на второй вход ЭВИ 21 для выполнения операции деления значения напряжения, поступающего с выхода первого пикового детектора 12 на значение напряжения, поступающего с выхода второго пикового детектора 17. Та ким образом деление автоматически компенсирует неравномерность амплитуды максимума спектра импульса возбуждения преобразователя 2 в заданном частотном диапазоне.45С выхода делителя 18 аналоговых сигналов напряжение, пропорциональное частному от деления входных сигналов, поступает на второй вход индикатора 19 и на второй вход графопост 50 роителя 20 для наблюдения и записи полученных характеристик и определения параметров преобразователя 2, Напряжение развертки, величина которого прямо пропорциональна частоте сигнала генератора 7 качающейся частоты, поступает на первые входы индикатора 19, графопостроителя 20 и ЭВИ 21 с первого выхода генератора 7. Предлагаемое устройство позволяетиспользовать короткие радиоимпульсывозбуждения преобразователя 2 в области низких частот (от 0,1 до 0,6 мГц),при этом не требуется получать установивпяйся режим колебаний эхо-импульса,что позволяет в несколько раэ уменьшить толщину акустической нагрузки,следовательно, и затухания в ней. Этоповышает чувствительность измерителяи его точность. В данном устройствевозможно использование усилителя 4 смалым коэффициентом усиления, что повьш 1 ает его перегрузочную способность,уменьшает время восстановления чувствительности, напряжения шумов наего выходе и облегчает получение малойнеравномерности АЧХ. Устройство некритично к неравномерности амплитудно-частотной характеристики и нелинейным искажениям импульсов возбуждения, вырабатываемых генератором 1импульсов,формула изобретенияИзмеритель параметров передаточной функции электроакустического преобразователя, содержащий последовательно соединенные генератор качающейся частоты, генератор импульсов, подключенный первым выходом к входу электроакустического преобразователя, сопряженного с акустической нагрузкой, и усилитель, подключенный выходом к первому входу первого временного селектора, соединенного вторым входом с вторым выходом генератора импульсов, первый пиковый детектор и выходные шины, одна иэ которых соединена с соответствующим выходом генератора качающейся частоты, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет уменьшения влияния формы зондирующих импульсов, в него введены последовательно соединенные перемножитель аналоговых сигналов, фильтр нижних частот, второй временной селектор, подключенный выходом к одной из выходных шин, и первый интегратор, соединенный выходом с первым входом первого пикового детектора, второй пиковый детектор и счетчик импульсов, последовательно соединенные детектор, подсоединенный входом к третьему выходу генератора импульсов, и второй яцтегра -)529100 С ос та в ит ель В, Доб ров ольск ийРедактор СЛисина Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни Заказ 7633/38 Тирах 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тор, соединенный одним иэ входов с вторым выходом генератора импульсов и подключенный выходом к первому входу второго пикового детектора соеУ5 диненного вторым входом с вторым входом второго пикового детектора и через счетчик импульсов с вторым выходом генератора импульсов, а также фаэовращатель, включенный мекду выходом 10 генератора качающейся частоты и входом генератора импульсов, и делитель аналоговых сигналов, подключенный первым входом к выходу первого пикового детектора и к соответствующей 15 выходной шине, вторым входом - квыходу первого пикового детектораи к соответствующей выходной шине иВькодом к ОднОЙ иэ выходных шин 1причем генератор импульсов подключенвторым выходом к соответствующим входам второго временного селектора ипервого интегратора, а перемножительаналоговых сигналов подключен первымвходом к выходу первого временногоселектора и вторым входом к соединенным между собой выходу генераторакачающейся частоты и входу фаэовращателя.