Ультразвуковой генератор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 01 И 29 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАН ЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ стродеиарядноготановкивленный исследовате ботк неразрунтроля ка тв 5 у В.С,Г ельство СССР29/04, 13.07.76 ер ыть ис тразвукобретения -Об ОО 3 д Т 0 РСН 0 У С(71) Всесоюзный научский институт по разшающих методов и сречества материалов(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРА (57) Изобретение относится Рушающему контролю и может пользовано при создании ул вых дефектоскопов. Цель из ЯО 13887 повышение стабильности и быствия за счет стабилизации зтока и сокращения времени усначальных параметров. Установо входном регистре 4 код определяевремя заряда конденсатора 12 стабилизированным током зарядного ключа10 с помощью счетчика 3, триггерасинхронизатора 1 и элементов 2 и 6совпадения. Для уменьшения длительности импульса используют импульсный трансформатор 16, инвертор 20 иимпульсный ключ 18. Элемент 24 задержки, включенный между формирователем 7 и разрядным ключом 8, позволяет также сократить длительностьразрядного импульса. 3 з,п. ф-лы,5 ил.Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано присоздании одноканальных и многоканаль 5ных автоматизированных дефектоскоповдля контроля материалов,Цель изобретения - повышение стабильности и быстродействия за счетстабилизации зарядного тока и сокращения времени установки начальныхпараметров.На фиг.1 представлена блок-схемапредлагаемого ультразвукового генератора; на фиг,2 - схема зарядного ключа; на фиг.З - схема подключения дополнительного ключа; на Фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие работупредлагаемого устройства; на Фиг,5временная диаграмма напряжения на накопительном конденсаторе С,.На фиг.4 приняты следующие обозначения: а - импульсы тактовой частотыс первого выхода синхронизатора; бстроб-импульсы с второго выхода синхронизатора; в - сигнал с первого выхода триггера; г - сигнал с второговыхода триггера; д - сигнал с выходавторой схемы совпадения; е - сигналс выхода счетчика; ж - сигнал с вы в 30хода первой схемы совпадения; и -сигнал с выхода Формирователя;, 11момент появления очередного строб-импульса на выходе синхронизатора;С- момент завершения счета счетчиком и начала формирования зарядногостроба;- момент окончания стробимпульса на выходе синхронизатора ипоявления запускающего сигнала на выходе Формирователя, 40На фиг,5 приняты следующие обозначения: Е + Д Е - максимально возможное напряжение источника; Е - номинальное напряжение источника питания; Е - дЕ - минимально возможное 45напряжение источника;- моментначала Формирования зарядного строба;- момент появления запускающегосигнала на выходе Формирователя,Ультразвуковой генератор (фиг.1)содержит соединенные последовательносинхронизатор 1, второй элемент 2совпадения, счетчик 3, первый входкоторого соединен с входным регистром 4, триггер 5, первым выходом сое диненный с третьим входом счетчика3, а вторым выходом - с вторым входом второго элемента 2 совпадения,первый элемент б совпадения, второй вход которого совместно с вторымвходом триггера 5 подключен к второму выходу синхронизатора 1, формирователь 7 и разрядный ключ 8, зарядную цепь 9, выход которой подключенк второму входу разрядного ключа 8,содержащую соединенные последовательно зарядный ключ 1 О, первый вход которого предназначен для подключенияк источнику питания, а управляющийвход подключен к выходу усилителя 11мощности, накопительный конденсатор12, пьезопреобразователь 13, параллельный индуктивности 14. Вход усилителя мощности соединен с выходом первого элемента 6 совпадения.Зарядный ключ 10 (фиг,2) выполненв виде стабилизатора тока, напримерна транзисторе 15, коллектор которого подключен к источнику Е питания,а база через согласующий импульсныйтрансформатор 16 - к выходу усилителя 11 мощности, причем первичная обмотка согласующего импульсного трансФорматора 16 подключена началом к выходу усилителя 11, а концом - наземлю, вторичная обмотка концомподключена к второму входу разрядного ключа 8, а началом - к базе транзистора 15, в эмиттерную цепь которого включено сопротивление 17.Импульсный ключ 18 (фиг.З) содержит транзистор 19, коллектор которого подключен через разделительныйконденсатор 20 к выходу усилителямощности, эмиттер - к "земле", а база - через дифференцирующую цепочку21-22 - к выходу инвертора 23, входкоторого подключен к выходу второгоэлемента 6 совпадения,Устройство работает следующим образом.Синхронизатор 1 (фиг.1) вырабатывает импульсы тактовой частоты(фиг.4 а) и строб-импульсы (фиг.4 б)постоянной длительности, частотаследования которых соответствует частоте следования импульсов возбуждения ультразвука (УЗК).Информация об амплитуде импульсоввозбуждения УЗК, закодированная вдвоичном коде, записывается во входной регистр 4. До прихода очередногостроб-импульса с второго выхода син-,хронизатора 1 на второй вход триггера 5 последний находится в состоянии"1" (Фиг,4 в), которая подается натретий вход счетчика 3 и блокирует50 55 его. Гри поступлении в моментстроб-импульса триггер 5 перебрасывается его положительным фронтом всостояние 0 , деблокируя счетчик 3и разрешая запись на его входы предустановки информации с входного регистра, одновременно на инвертирующем выходе Я триггера 5 устанавливается уровень "1" (фиг.4 г), которыйпоступает на второй вход второгоэлемента 2 совпадения, а на первыйвход с первого выхода синхронизатора 1 поступают импульсы тактовойчастоты (фиг.4 а). С выхода второгоэлемента 2 совпадения импульсы тактовой частоты, начиная с момента времени Г., поступают на счетный входсчетчика 3 (фиг.4 д), в который предварительно была записана информация,соответствующая необходимой амплитуде импульса возбуждения УЗК. При переполнении счетчика 3 в моментна его выходе появляется сигнал(фиг.4 е), поступающий на первый входтриггера 5 и устанавливающий егосвоим положительным перепадом в состояние "1", что обеспечивает на егоинвертирующем выходе Я состояние "О",которое запирает второй элемент 2совпадения и тем самым прекращаетпоступление импульсов на счетныйвход счетчика 3, и последний прекращает счет. Кроме того, сигналом "1"на своем прямом выходе С триггерсбрасывает счетчик 3, подавая этотсигнал на его третий вход. При этомсчетчик 3 готов к перезаписи прежней,а в случае необходимости, новой информации об амплитуде импульса возбуждения УЗК. Далее триггер 5 находится в состоянии "1" до приходаследующего строб-импульса (фиг.4). Строб-импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на вход первого элемента 6 совпадения, на первый11 вход которой поступает импульс 1 с выхода триггера 5 (фиг.4 в), задержанный на время счета С -Г зависящее от информации, поступившей на входы предустановки счетчика 3 с входного регистра 4. С выхода первого элемента 6 совпадения импульс длительностью 1 в .г. поступает на входы Формирователя 7 и усилителя 11 мощности, который запускает зарядный ключ 10 на время г.-и осуществля - ет заряд накопительного конденсатора 5 О 5 20 25 30 35 40 45 12 зарядной цепи, определяя амплитуду импульса возбуждения УЗК.Формирователь 7 выделяет задний фронт импульса, поступившего с выхода первого элемента 6 совпадения (фиг.4 и), и запускает им разрядный ключ 8. При закрытом зарядном ключе 10 накопительный конденсатор разряжается по цепи: конденсатор 12 - разрядный ключ - земля - нагрузка - конденсатор 12. При этом на нагрузке, представляющей собой пьезопреобразователь с индуктивностью, выделяется импульс УЗК.Зарядный ключ 10 представляет собой эмиттерный повторитель. Сильная обратная связь осуществляется за счет включения сопротивления 17 в цепь эмиттера транзистора 15, Величина зарядного тока задается сопротивлением 17 и увеличивается при его уменьшении, Таким образом, накопительный конденсатор 12 заряжается постоянным током, что обеспечивает на нем линейное нарастание напряжения в зависимости от времени заряда, определяющегося информацией, записанной во входной регистр (Фиг.5) .С целью уменьшения мертвой зоны дефектоскопа устройство снабжено дополнительным ключом (фиг,3), вход которого через инвертор 23 подключен к выходу первого элемента 6 совпадения, а выход - к выходу усилителя 11 мощности. Необходимость в дополнительном ключе вытекает из следующего. Первичная обмотка трансформатора 16 обладает определенной индуктивностью и в момент резкого среза зарядного импульса (т.е. в момент запуска разрядного ключа) в обмотке возникает противоЭДС, приводящая к затягиванию последнего. Затянутый задний фронт импульса трансформируется во вторичную обмотку, в результате чего не происходит надежного закрытия зарядного ключа 10, и в момент. запуска разрядного клыча происходит замыкание тока по цепи: источник питания - зарядный ключ - разрядный ключ земля", т.е. осуществляется дополнительная подпитка нагрузки (пьезопреобразователя 13 и индуктивности 14) от источника питания, и импульсы УЗК несколько затягиваются, что приводит к увеличению мертвой зоны. Таким образом, введение дополнительного ключа уменьшает мертвую .зо 1388790ну дефектоскопа, в котором используется ультразвуковой генератор, за счет шунтирования первичной обмотки трансформатора 1 б в момент среза5 зарядного импульса, что повышает достоверность и качество контроля.Для достижения этой же цели, т.е. уменьшения мертвой зоны дефектоскопа, вводят элемент 24 временной за О держки, вход которого подключен к выходу формирователя 7, а выход - к первому входу разрядного ключа 8. Элемент 24 временной задержки, выполненный, например, в виде ждущего 15 мультивибратора, .обеспечивает задержку сформированного формирователем импульса на время, достаточное для надежного закрывания зарядного ключа 1 О. 20Формула изобретения1. Ультразвуковой генератор, содержащий синхронизатор и последова тельно соединенные формирователь и разрядный ключ, последовательно соединенные зарядный ключ, вход которого предназначен для подключения к источнику напряжения, конденсатор и ЗО пьезопреобразователь, подключенную к нему параллельно индуктивность, о т л и ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью повышения стабильности и быстродействия, он снабжен последовательно соединенными регистром,Ф счетчиком, триггером, первым элементом совпадения и усилителем мощности,выход которого подключен к второму входу зарядного ключа, вторым элементом совпадения, первый вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, связанного вторым выходом с вторыми входами триггера и первого элемента совпадения, второй вход - к инверсному выходу триггера, а выход - к счетному входу счетчика, установочный вход которого связан с прямым выходом триггера, а выход первого элемента совпадения подключен к входу формирователя.2. Генератор по п.1. о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что зарядный ключ выполнен в виде стабилизатора тока и импульсного трансформатора с встречно включенными обмотками, одна из которых включена параллельно стабилизатору тока, а вторая является вторым входом зарядного ключа, а вход и выход стабилизатора тока являются соответственно первым входом и выхоДом зарядного ключа.3. Генератор по п.2, о т л и - . ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен последовательно соединенными инвертором, вход которого связан с выходом первого элемента совпадения, и импульсным ключом, выход которого связан с выходом усилителя мощности.4, Генератор по п,1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен элементом задержки, включенным между выходом формирователя и входом разрядного ключа.1388790 Составитель Б,Шус Техред И.ХоданичКорректор И,Иаксимишинец едактор Т.Парфено аказ 1575/46 омитет Н и открыт ская наб 1303 Фроизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 847 ИИПИ Государственног делам изобретений Москва, Ж, Рау