Генератор зондирующих импульсов для ультразвукового дефектоскопа

)5 001 М 29 Е ОБР Е К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬС едине тор зондиконтроля ртеж 35.10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССМ 608091, кл. О 01 М 29/04, 197Техническое решение генеррующих импульсов системыДиск". - НПО Атомкотломэш. Че01.00.0003. Изобретение относится к технике не- разрушающего контроля и может быть использовано в эвтомэтизированных системах ультразвукового контроля крупногабаритных или длинномерных изделий,Известен ультразвуковой дефектоскоп, генератор зондирующих импульсов которого содержит зарядный ключ, включенный последовэтельно между источником питания и накопительным конденсатором. В этом генераторе решение проблемы минимизации тока, текущего через резистор после формирования им импульса возбуждения достигается тем, что конденсатор вместе с тиристором отключается от источника питания нэ время работы тиристорэ и восстановления им закрытого состояния, Таким обрэзом, удается примерно на порядок повысить частоту работы генератора, Но при этом на первый план выступает(54) ГЕНЕРАТОР ЗОНДИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА(57) Изобретение относится к устройствам неразрушэющего контроля и может найти применение в различных отраслях промышленности, в. частности, в энергомашиностроении для контроля дисков турбин Цель изобретения - расширение частотного диапазона. Это достигается тем, что заряд накопительных конденсаторов осуществляется через дроссель, нагрузочные резисторы формирователей зондирующих импульсов зашунтированы диодами и введен блок управления ключом. 1 3, и, ф-лы, 2 ил. другой фактор, ограничивающий максимальную частоту его работы, а именно, ограничение на максимальную величину скорости заряда накопительного конденсатооэ. которая отслеживается анодом тиристорэ. При экспоненциальном характере заряда становится весьма существенной превышение этой скорости в начальный момент заряда по сравнению со средним зна- . чением этой скорости в течение всего времени заряда, Но при превышении этой скорости более критической, присущей конкретному типу тиристора, происходит неуправляемое открытие тиристора,Кроме того в описанном генераторе не устраняется второй недостаток, э именно, диссипация половины потребляемой генератором мощности теперь уже на ключе.Наиболее близким по технической сущности генерэтор зондирующих импульсов,10 20 30 35 40 45 50 55 содержащий последовательно соединенные источник питания, зарядное сопротивление, первый и второй формирователи импульсов, ударного возбуждения, последовательно соединенные компаратор, сигнальный вход которого подключен к выходу зарядного сопротивления, а опорный - к источнику питания, и одновибратор выход которого связан с запускающим входом первого формирователя импульсов ударного возбуждения и электронный ключ, сигнальный вход которого подключен к нулевой шине, а выход - к выходу зарядного сопротивления, при этом каждый формирователь включает в свой состав диод. тиристор, резистор утечки в цепи управления тиристора, накопительный конденсатор и нагрузочный резистор (2), В описанном устройстве-прототипе устранено ограничение на величину тока через тиристор в открытом состоянии.Недостаток касается ограничения частоты посылок зондирующих импульсов изза недостаточной величины скорости заряданакопительного конденсатора,дЧб 1что снижает производительность контроля, кроме того, наличие диссипации потребляемой мощности в описанной схеме генератора на стадии заряда накопительных конденсаторов приводит к потерям энергии,Цель изобретения - расширение частотного диапазона генератора,Поставленная цель достигается тем, что генератор зондирующих импульсов для ультразвукового дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные источник питания, зарядное сопротивление, первый и второй формирователи импульсов ударного возбуждения, последовательно соединенные компаратор, сигнальный вход которого подключен к выходу зарядного сопротивления, а опорный к источнику питания, и одновибратор, выход которого связан с запускающим входом первого формирователя импульсов ударного возбуждения электронный ключ, сигнальный вход которого подключен к нулевой шине, а выход - к выходу открывающего сигнала включенным между управляющим входом электронного ключа и выходами источника питания и зарядного сопротивления, а последнее выполнено в виде дросселя, Кроме того, цель достигается тем, что формирователь открывающего сигнала выполнен в виде последовательно соединенных интегрирующей цепи, вход которого подключен к выходу источника питания. компаратора, элемента ИЛИ и первого одновибратора, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа и последовательно соединенных дифференцирующей цепи, вход которой подключен к выходу дросселя, ивторого одновибратора, выход которогосвязан со вторым входом элемента ИЛИ. На фиг.1 изображена блок-схема генератора; на фиг,2 - эпюры временных диаграмм.Генератор зондирующих импульсов состоит из источника 1 питания, подкл юченного первым выходом ко входу зарядного сопротивления в вие дросселя 2, вторым выходом подключенного к первому входу формирователя 3 открывающего сигнала и третьим выходом подключенного к первому входу блока 4 запуска, дроссель 2. своим выходом подключен к первому входу двух- каскадного блока 5 формирователей зондирующих импульсов, ко второму входу формирователя 3 открывающего сигнала, к первому входу электронного ключа б и к первому входу блока 4 запуска, блок 5 формирователей зондирующих импульсов, подключенный своим вторым входом к выходу блока 4 запуска, состоит из формирователей 7 и 8 импульсов ударного возбуждения и диода 9, через который он подключен ко входу нагрузки, формирователи 7 и 8 импульсов ударного возбуждения состоят иэ блокиру 1 ощих диодов 10 и 11, анодами подключенных к первому входу блока 5 формирователей, а катодами - к анодам тиристоров 12 и 13 и первым обкладкам накопительных конденсаторов 14 и 15 соответственно, резисторов 16 и 17 утечки, причем резистор 16 утечки одним концом подключен к управляющему электроду тиристора 12 и к второму(управляющему) входу блока 5 формирователей, э вторым концом к нулевой шине, резистор 17 подключен одним концом только к управляющему электроду тиристора 13, а вторым концом - к катоду этого тиристора и к выходу формирователя 7 импульсов ударного возбуждения, вторые обкладки накопительных конденсаторов 14 и 15 подключены к нэгрузочным резисторам 18 и 19, к анодам диодов 20 и 21, включенных параллельно нагруэочным резисторам 18 и 19 и к выходам формирователей 7 и 8 импульсов ударного возбуждения соответственно, формирователь 3 открываемого сигнала состоит из интегрирующей ЯС-цепочки 22, своим входом подключенной к первому входу блока, а выходом к компаратору 23, из дифференцирующей ВС-цепочки 24, своим входом подключенной ко второму входу блока, а выходом ко входу одновибратора 25, компарэтор 23 и одновибрэтор 25 под 1758543ключень, кс входам логическога элемента 26 ИЛИ, выход которого подключен ко входу однавибратора 27, выход которого является выходом блока 3, который подкл;О,ен к чпрзвляющему входу электронного ключа 6. 5 блок 3 запуска состоит из компзраторз 28, входя коараго являются входами блока, при этом сигнальный вход кампаратара подключен ,: выходу згаядиого сопротиеле- ниЯ, з Опорныйк источнику 1 питания, 3 О выход компаратора 28 подключен ко входу одноеибратора 29, выход которого является выходом блока и подключен к запускающему входу первого формирователя 7, Нагрузкой 30 является пьезопреобразователь. 15 Компаратор 23 и одновибратор 25 выполнены, например, на микросхеме 155 АГ - 1, компарзтор 28 - на полевом транзисторе типа КП 304 А. Ключ б выполнен, например, нз биполярном транзисторе, а е качестве 20 логического элемента 26 используется двухвходовый элемент ИЛИ,50 Устройство работает следующим образам.При включении источника 1 питания напряжения нз его выходах у"таиаелиеаются значительно большее.врем сз- ь 50 гц) чем период рабаты автогенера гора -"10 кг ц) при эгон. напряжение на выходе А дгюсселя заояднаО сап,10 тивления - 2 па, )ояет напряжение; е о входе, также ее.,=, себя и напряжен,-з на первых обкладках нзкапигельны:, конденсаторов 14 и 15. Интегрируюшзя цепочка 22 еще более задерживает процесс установления его иа своем выходе, В момент времени То, когда напряжение иа входе кампаратора 23 сравнивается с пораговьол напряжением его срабатывания, на выходе его формируется короткий импульс С, В это время иа выходе одноеибрзтора 25 пака находится низкий уровень. В результате на выходе логического элемента 26 ИЛИ сигнал практически повторяется с незначительной задеожкой, который запускает одновибратор 7, который вырабатывает. импульс длительности, равной времени восстановления тиристаров 12, 13 своего закрытого состояния после срабатывания,которое зависит от конкретного типа применяемых тиристорав и составляет десятки микросекунд, Этот импульс открывает электронный ключ б и заксрачиезет выход дросселя 2 на нулевую шину на время, большее времени действия управляющего импульса - иа время выхода киюча б из насыщенного состояния если это биполярный транзистор). В результате отрицательного перепада напряжения иа вь:ходе дросселя 2 на выходе дифференцирующей цепочки 24 вы 25 35 40 45 деляется короткий отрицательный имг 1 у;ьс (6) который, поступая на вход одноеибрзта ра 25. запускает его и он еырзбзть веет короткий импульс Н), но который е зтат момент не влияет на состоя-.ие дыхадз логического элемента ИЛИ, т.к, иа первом егс входе уже присутствует вь сокий уровень импульс (С), Одновременно с описываемым процессам в тот момент, когда напряжение нз выходе дросселя 2 стаиоеигся меньше, чем из третьем выходе источника 1 пи гания, компарзтор 28 запускает одноеибрзтог 2 Г, на выходе кс;араго фпрмир, ется короткий импульс (Е), который ззп.кает блек 5 1.ор мирователей зо чцирующих импльсов и одновременно служит для синхронизации аппаратуры, в состав которой входит генератор зондирующих импульсае начало зондирования). В резльтате тиристар 12 открывается, конденсатор 14 разряжается (Г), на нагрузочном резисторе 18 выделяется короткий импульс амплитудой - Ма 1), паи этом диод 20 заперт, так как на его анод подается отрицательна, смещени, и не влияет на работу формирава геля. Резкий отрицательный перепад напряжения, подаваемый нз като,.Б, тиристарз 1 1, вызывает ега открыезие, конденсатор 15 также разряжается. при этом перепады напряжений суммируются н нз нзрузочнам сапратиел:- нии выделяется короткий импульс амг. Нтудой2 Чо. В этот момент времени устройство находится е исходном састсянии и начинается процесс нарастания 1 ака з обмотке дросселя 2 по линейному закону, К моменту закрытия ключа б его величина достигает значения где 00 - напряжение на выходе дросселя 1,- индуктивность дросселя 2,т - время, в течение которого ключ б находится в открытом состоянии,После закрытия ключа открываются диоды 10 и 11 и начинается процесс заряда накопительных конденсаторов 14 и 15 по цепи:первый выход источника питания драссель 2 - далее ток разеетвляется иа два направления: диоды 1011), обкладки конденсаторов 14, 15, параллельно соединенные резисторы 18(19) и диоды 20(21), причем большая часть тока идет через диоды, чем уменьшаются тепловые потери на резисторах 18 и 19. С момента ззкоытия ключа б до окончания заряда накопительных конденсаторов 14, 15 напряжение нз вь оде дросселя 2 изменяется по закону (А 1О = Оо(1- саз и 1+ и 1, з 1 п о)1),гдето- время с момента закрытия ключа;1й) = -= - циклическая частота просцесса;где С - суммарная емкость накопительных конденсаторов,Максимальное значение напряжения достигается при значенииОцакс = Оо (1+ 6 +й д ),Напряжение на конденсаторах 14, 15 повторяет напряжение на дросселе 2 с точностью до падения напряжения на диодах 10 и 11,При достижении напряжения на конденсаторах 14, 15 максимального значения ток в цепи заряда убывает до нуля, диоды 10 и 11 запираются, собственная частота контура, в которую входит дроссель 2 - резко меняется, напряжение на выходе дросселя 2 быстро апериодически стремится к О(А), в то время, как на конденсаторе оно сохраняется (диоды и тиристоры заперты) (Е), В момент резкого падения напряжения на дросселе 2 на вьходе дифференцирующей цепочки 24 появляется короткий отрицательный импульс, который запускает одно- вибратор 25, Этот импульс с незначительной задержкой повторяется на выходе логического элемента 28 ИЛИ, т.к, сигнал на его первом входе отсутствует, и запускает одновибратор 27.Далев процесс повторяется подобно ранее списанному с единственным отличием, а именно тем, что конденсаторы, как уже было отмечена, заряжаются да напряжения Омака и короткий импульс на выходе второго формирователя, следовательно,Таким образом, при работе устройства напряжение, до которого заряжаются накопительные конденсаторы, равно на Оо как в прототипе, а - Омакс,т.е, больше на величинуОот 1 н тор тт, нто применительно к конкретным условиям составляет-"20 т,е, требуемое напряжение Оо источника 1 питания в три раза меньше, чем для прототипа.После определения предельных параметров генератора по частоте за счет нали чия формирователя 3 открывающегосигнала генератор может быть легко преобразован путем замены формирователя 3 на независимый блок запуска с частотой посылок импульсов, управляющей работой клю ча электронного б, меньшей собственнойчастоты работы генератора. Формула изобретения1, Генератор зондирующих импульсов15 для ультразвукового дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные источник питания, зарядное сопротивление,первый и второй формирователи импульсовударного возбуждения, последовательно20 соединенные компаратор, сигнальный входкоторого подключен к выходу зарядного сопротивления, а опорный - к источнику питания, и одновибратор, выход которого связанс запускающим входом первого формирова 25 теля импульсов ударного возбуждения, иэлектронный ключ, сигнальный вход которого подключен к нулевой шине, а выход - квыходу зарядного сопротивления, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения30 частотного диапазона, он снабжен формирователем открывающего сигнала, включенным между управляющим входомэлектронного ключа и в.:ходами источникапитания и зарядного сопротивления, а по 35 следнее выполнено в виде дросселя.2. Генератор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что формирователь открывающегосигнала выполнен в виде последовательносоединенных интегрирующей цепи, вход ко 40 торой подключен к выходу источника питания, компаратора, элемента ИЛИ и первогоодновибратора, выход которого подключенк управляющему входу электронного ключа,и последователвно соединенных дифферен 45 цирующей цепи, вход которой подключен квыходу дросселя, и второго однавибратора,выход которого связан с вторым входом элемента ИЛИ,1758543иг,Составитель В.Прянишниковактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник Заказ 2996 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага