Магнитострикционный преобразователь

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11758569(088.8) по делам изобретеиий и открытийОпубликовано 23 08 80 Бвллетень31 Дата опубликования описания 23.08.80(71) Заявитель Ленинградский институт авиационного приборостроения(54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области техническойакустики и может быль использовано при разработке преобразователей для ферроакустическихустройств обработки информации,Известны магнитострикционные преобразова 5тели, содержащие звукопровод, обмотки воз.буждения, соединенные с соответствующими выходами формирователей импульсов тока, входыкоторых, в свою очередь, соединены с соответ.ствующими отводами линии задержки, причемс целью расширения полосы рабочих частот об.мотки возбуждения имеют разную длину 11,Недостаток таких преобразователей состоит втом, что для возбуждения мощной ультразвуковой волны требуется большое количество формирователей импульсов тока.Частично этот недостаток устраняется в известном преобразователе, где на звукопроводеи на линии задержки отражающие нагрузкии формирователи импульсов тока используютсядважды, соответственно на обратном и прямомходе ультразвукового импульса 2. Такимобразом, количество формирователей импульсовтока по сравнению с предыдущими конструкци 2ями уменьшается в два раза. Однако для получения мощных ультразвуковых колебанийтребуется еще довольно большое количество формирователей импульсов тока.Наиболее близким по технической сущности является преобразователь, содержащий звуко- провод с демпфером и последовательно соединенными обмотками возбуждения, охватыва. ющими участки преобразования звукопровода и подключенными к формирователю импульсов тока 33.Недостаток этого преобразователя состоит в том, что он имеет большие линейные разме. ры зоны преобразования, активная линия задержки формирует пачку импульсов, имеющих сильную температурную зависимость, так как длительности формируемых мультивибраторами импульсов очень близки, то возможны ложные срабатывания мультивибраторов.Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности преобразователя пу. тем уменьшения длин зоны возбужденияука. занная цель достигается тем, что преобраэова. тель снабжен коммутаторами с электроннымиСчетный вход триггера 11 - 1 соединен с выходом логического элемента 14. Выход триггера 11 - 4 "Г соединен со входом логического элемента 13, выход 11 - 4 "0" соединен со входом "установка 1" триггера 11 - 4. Оба входа логического элемента 12 соединены вместе,. и к ним подсоединены переменный резистор регулировки частот В 16 и конденсатор С. Выход логического элемента 12 соединен со входом логического элемента 13 и с другим концом В 16. Выход логического элемента 13 подключен ко входам логического элемента 14 и конденсатору С. Формирователь импульсов тока 4 состоит из предварительного усилителя, выполнешюго на транзисторе КТ 911 А, и око. печного усилителя тока на транзисторе КТ 909 А, нагрузкой которого являются распределенные обмотки 2 - 1 - 2 - 6 магнитострикционного преобразователя, Коммутатор 7 с электронными ключами 6 - 1 - 6 - 8 служит для шунтирования в определенные моменты времени дополнительных замыкающих обмоток 5 - 1 58.Преобразователь работает следующим образом.При подаче положительного тактового им пульса через логический элемент 15 на установочные входы счетных триггеров 11 в 1, 11 - 2, 11-.3, 11 - 4, пересчетная схема, выполненная на этих триггерах, устанавливается в исходное состояние. Положительный потенциал с выхода 3 75856 ключами, дополнительными замыкающими обмотками, охватывающими те же участки звукопровода, что и обмотки возбуждения, причем рас. стояние между любыми двумя соседними участками преобразования одинаково по длине звукопровода, управляющие выходы коммутатора соединены с соответствующими замыкающими обмотками, а выход задающих импульсов пачки коммутатора соединен со входом формирователя импульсов тока, 10Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема предлагаемого магнитострикционного преобразователя; на фиг. 2 - один из вариантов электронного коммутатора.Устройство содержит магнитострикционный звукопривод 1 с участками возбуждения, последователыго соединенные распределенные обмотки возбуждения 2 - 1 - 2 - 8, демпфер 3, фор. мирователь импульсов тока 4, дополнительные замыкающие обмотки 5 - 1 - 5 - 8, электронные ключи 6 - 1 - 6 - 8, коммутатор 7, коллекторные сопротивления В 8 - 1-8 - 8, логические элементы 2 И-НЕ с повышенной пагрузочной способностью 9 - 1 - 9 - 8, логические элементы ЗИНЕ 10 - 1 - 10 - 8, счетные триггеры 11 - 1 - 11-4, 25 логические элементы 2 И.НЕ 12, 13, 14, 15, пе. ременный резистор регулировки частоты 16 и емкость генератора импульсов С.Коммутатор состоит из трех составных частей: дешифратора, двоичного четырехразрядного счетчика, генератора импульсов и инвертора. В дешифратор входят схемы совпадения на три входа и состоят из элементов: 19, 10 ч Двоич. ный четырехразрядпый счетчик выполнен на счетных триггерах 11 - 1 - 11 - 4. Генератор импульсов состоит из двух логических элементов 12, 13 с емкостной положительной связью и нормирующего инвертора, выполненного на логическом элементе 14. Инвертор выполнен на логическом элементе 2 И-НЕ 15, Стрелкой по 40 казано направление распространения мощного ультразвукового импульса в звукопроводе 1. Количество обмоток возбуждения может быть другим и выбирается в зависимости от величины требуемой акустической мощности ультра звуковых колебаний на выходе преобразователя,Электронные ключи 6 - 1 - 6 - 8 выполнены на параллельно включенных импульсных германиевых диодах, имеющих малое динамическое сопротивление. При импульсном токе порядка50 40 вО, протекающем через параллельно включенные диоды, сопротивление перехода может быть около 1 Ома. В качестве электронных ключей можно использовать и другие элементы, обладающие малым динамическим сопротивле.55 нием и требуемыми частотными характеристи. ками.Параллельно обмоткам 5 - 1 - 5 - 8 включеныч электронные ключи, представляющие собои шун. 9 атирующие диоды 6 - 1 - 6 - 8. Правые концы обмоток соединены с источником питания 5 В(на чертеже не показан), Левые концы обмоток 5 - 1 - 5 - 8 соединены соответственно скомплекторными сопротивлениями В 8 - 1 -В 8 - 8. Коллекторные сопротивления В 8 - 1 -В 8 - 8 подсоединены к выходам соответствующих логических элементов 9 - 1 - 9 - 8 с повышенной нагрузочной способностью. выходсчетного триггера 11-1 "1" соединен со входами логических элементов 10 - 2, 10 - 4, 10 - 6,10 - 8, а также со счетным входом триггера11 - 1. Выход счетного триггера 11 - 2 "1" соединен со входами. логических элементов 10 - 3,10 - 4, 10 - 7, 10 - 8 и со счетным входом триггера 11 - 3. Выход счетного триггера 11 - 2 "0"соединен со входами логических элементов10 - 1, 10 - 2, 10 - 5, 10 - 7 и со входом "установка 1" триггера 10 - 2. Выход триггера 11 - 3"1" соединен со входами 10 - 5, 10 - 6, 10 - 7,10 - 8 и со счетным входом триггера 11 - 4.Выход триггера 12 - 3 "0" соединен со входамисхем 10 - 1, 10 - 2, 10 - 3, 10 - 4 и со входом"установка 1" триггера 11 - 3, Входы "установка 0" счетных триггеров 11 - 1, 11 - 2, 11 - 3,11 - 4 соединены со входом инвертора 15, навход которого подаются импульсы тактовойчастоты, счетного триггера 114 "1" поступает на вход логического элемента 13 2 И-НЕ, входящего в состав схемы генератора импульсов. Генератор импульсов, собранный на двух логических элементах 2 И-НЕ 12 и 13 начинает выдавать импульсы, длительность и частота которых опре. деляется постоянной цепи В 16, С и может регулироваться Р 16. Через логический элемент 14 положительные импульсы подаются на счетный вход триггера 11 - 1, входящего в схему счетчика. Двоичный четырехразрядный счетчик, выполненный на триггерах 11 - 1, 11 - 2, 11 - 3, 11 - 4, совместно со схемой дешифратора, которая состоит из восьми трехвходовых схем совпадения, позволяет выделять последовательно на выходах логических элементов 9 - 1 - 9 - 8 импульсы от первого до восьмого. Для обеспечения синхронной работы электронных ключей коммутатора 7 и формирователя импульсов то. ка 4 пачка из восьми-импульсов берется непосредственно с выхода триггера 11 - 1. Эта пачка подается на вход формирователя импульсов то. ка, с выхода которого на последовательно со. единенные обмотки 2 - 1 - 2 - 8 подаются мощные импульсы тока. Этим самым достигается не только синхронная работа этих двух узлов, но и исключается необходимость введения дополнительного формирователя пачки импульсов,8569 6ратурнал нестабильность при этом по крайнеймере в 2 раза ниже, чем у активной линии задержки, а ложные срабатывания вообще отсутствуют.Таким образом, дополнительные обмоткизакрываются последовательно от 5 - 1 до 5 - 8и тем самым обеспечивают последовательноевозбуждение ультразвуковых импульсов соответственнопод обмотками от 2 - 1 до 2 - 8.В результате на выходе преобразователя появляется мощный ультразвуковой импульс, окружечный с каждой стороны маломощнымиультразвуковыми импульсами, амплитуда которых в десятки раз меньше основного. Величина помехи существенно зависит от величины сопротивления ключей 6 - 1 - 6 - 8 в открытом со.стоянии, Так сопротивление ключей в открытомсостоянии порядка 0,5 Ома обеспечивает отношение сигнал/помеха по магнитоупругому счищ тыванию 20, тогда как магнитострикционныйпреобразователь по прототипу, имеющий 8звеньев, имеет отношение сигнал/помеха 8.Длина зоны преобразования предлагаемогопреобразователя в 5 раз меньше длины зоныпреобразования прототипа. Преимущество предлагаемого преобразователя состои также в том,что у него значительно меньше индуктивнаянагрузка на формирователь 4, С логических элементов 9 - 1 - 9 - 8, 10 ЗИ-НЕ и 15 2 И.НЕ, сигналы в определенной ко 30 довой последовательности через электронные ключи 6 - 1 - 6 - 8 поступают на дополнительные обмотки 5 - 1 - 5 - 6. При соответствующей комбинации потенциалов, снимаемых с выходов триггеров пересчетной схемы, на входах схем совпадения в данный момент положительный импульс будет появляться только на входе одного канала, и таким образом закрыт только один электронный ключ, а все остальные открыты (замкнуты). Например, первый импульс по. явится на выходе логического элемента 9 - 1 в момент, когда на входах логического элемента 10 - 1 появятся одновременно три положительных потенциала, снимаемых с тех разрядов счетчика, которые соответствуют двоичной ком бинации 000, и т.д. После того, как появится восьмой импульс, положительный потенциал, снимаемый с четвертого разряда счетчика, сме. нится на отрицательный и генератор импульсов прекратит работу.50В случае создания пачки импульсов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, более надежен способ формирования с помощью схемы коммутатора. При этом используется только часть схемы коммутатора: генератор импульсов и один разряд счегчика.Настройка осуществляется только подбором нужной частоты енератора импульсов. ТемпеФормула изобретения Магнитострикционный преобразователь, содержащий звукопровод с демпфером и последовательно соединенными обмотками возбуждения, охватывающими участки преобразованиязвукопровода и подключенными к формирователю импульсов тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности путем уменьшения длины зоны возбуждения, он снабжен коммутатором с электронными ключами дополнительными замыкающи.ми обмотками, охватывающими те же участкизвукопровода, что и обмотки, причем рассто.яние между любыми двумя соседними участками преобразования одинаково по длине звукопровода, управляющие выходы коммутаторасоединены с соответствующими замыкающимиобмотками, а выход задающих импульсов пачкикоммутатора соединен со входом формирователя импульсов тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР К 272363,кл, Н 04 В 15/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССР М 534889,кл. Н 04 В 15/00, 1976.3, Авторское свидетельство СССР Р 477561,кл. Н 04 В 15/00, 1975,758569 леманну 1 юмам б еяерон ф оставитель В. Валуев ехред А, Куликовская Редактор В. Фельдм орректор А. Гриценк Заказ 5656(52 Тираж 729ЦНИИПИ Государствпо делам изобретен113035, Москва, Ж.З одписно нного комитета ССий и открытий