Ультразвуковой пьезопреобразователь

Ультразвуковой пьезопреобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле материалов и изделий. Целью изобретения является пот1Ь1шение надежности контроля за счет повьрения устойчивости пьезопреобразрвателя. Ультразвуковой преобразователь содержит пьезопластину с электродами и согласующий активнь1Й четырехполюсник в виде управляемой индуктивности с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При включении активного четырехполюсника управляющий транзистор изменяет наклон вольт-амперной характеристики активного четырехполюсника так, чтобы обеспечить зффективное гашение реверберации пьезопластины без уменьшения полезного сигнала. 1 з-.п, ф-лы, 3 ил. tg to со vj о:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 G 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И:ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3848562/25-28 (22) 24. 01.85 (46) 30.08.86. Бюл. Я 32 (72) А.И.Серьезнов, В.П.Стариков, Л.Н.Степанова.и Г.В.Жигалин (53) 620. 179. 16 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 25632?ò кл.. G 01 N 29/04 1968.

Авторское свидетельство СССР

В 1054768, кл. G О1 0 29/04, 1982. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области неразрушающег0 контроля и может быть использовано при ультразвуковом конт„„Я0„„1254376 А1 роле материалов и изделий. Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет повьпнения устойчивости пьеэопреобразователя. Ультразву" козой преобразователь содержит ьезопластину с электродами и согласующий активный четырехполюсник в виде управляемой индуктивности с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При включении активного четырехполюсника управляющий транзистор изменяет наклон вольт-амперной характеристики активного четырехполюсника так, чтобы обеспечить эффективное гашение реверберации пьезопластины без уменьшения полезного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 8

С2

1254376 2

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использо-1 вано при ультразвуковом контроле материалов и иэделий.

Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет повышения устойчивости пьеэопреобрааователя.

На фиг. 1 приведена схема ультразвукового пьезопреобразователя; на 1О фиг. 2 - эквивалентная схема ультразвукового пьезопреобразователя; на фиг. 3 — вольт«амнерные характеристи-. ки активного четырехполюсника.

Ультразвуковой пьезопреобразователь содержит льезопластину T с электродами 2 и согласующий четырехполюсннк 3, подключенный к электродам 2, выполненный в виде управляемой индуктивности с изменяемым отрицательным О дифференциальным сопротивлением„ АкTHBHblH четырехполюсник 3 выполнен из первого 4 и второго 5 транзисторов разного типа проводимости с резисторами 6 и 7 в коллекторных цепях, вклю-2 ченных между шиной 8 питании и землей" 9 параллельно с пьезопластиной 1, последовательно соединенных переменного резистора 10, двух параллельных цепей, каждая из которых состоит из резисторов tt и 12 и дополнительного транзистора 13 и 14 н — р -н -типа, эмиттеры этих транзисторов соединены, и резистора 15, соединенного с базой

p — ll - р -транзистора 5, эмиттеры

3Р

tl — P -п. -транзисторов 13 и 14 соеди. нены с коллектором первого тразистора 4, коллектор первого дополнительного ь — p — h --транзистора 14 через резистор 16 соединен с шиной 8 пита40 ния, а коллектор второго дополнительного транзистора 13 - через резистор 17 с базой второго транзистора 5, и управляющего транзистора 18 п — p —п-òHïà, база которого соединена через резисторы 19 и 20 с "землей" 9

43 и базой второго транзистора 5, эмиттер — с базой первого транзистора 4 и через резистор 21 — с коллектором второго транзистора 5, а коллектор— с базой того же транзистора, шина пи- о тания 8 через резистор 22 и одно плечо переменного резистора 10 соединены с плюсом источника питания 23, второе плечо переменного резистора 10 - с "землей" 9. 55

Ультразвуковой пьезопреобразователь 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 naqewre напряжения на резисторах 6, 15, 7 и 21, что вызывает открывание транзисторов 4 и 5. При этом замыкается положительная обратная cBязь 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 t3 и 14.

На фиг. 3 показано, как изменяется форма вольт-амперной характерис= тики при подключении транзисторов 13 и 14 (ОАВС вЂ” исходная вольт-ампериая характеристика, OMNP — вольт"амперная характеристика, полученная после подключения транзисторов 13 g 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 дифферен циальным 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 пьезопреобразователя за счет выполнения схемы согласования в виде активного четырехполюсника. Действительно, переходный процесс на выходе предлагаемо" з I 254 го в качестве согласующего устройства четырехполюсника с изменяемым отрицательным дифференциальным сопротивлением является апериодически устойчивым, затухающим. За счет изменения питающего напряжения осуществляется

Ъ вариация отрицательного дифференциального сопротивления /Z-(р)/ и постоянных времени Т и Т, являющихся функциями /Z-(р /, т.е. 1О

T, =. ; (И-(р) /);, (/

Ультразвуковой пьезопреобраэователь, содержащий пьеэолластину с электродами и согласующий активный четырехполюсник, подключенный к элект родам, отличающийся тем, что., с целью пь мщения надежности контроля, согласующий активный четырехполюсник выполнен в виде управляемой индуктивности с изменяемым отрицательным дифференциальным сопротивлением.

2. Пьеэопреобраэователь по п. отличающийся тем, что активный четырехполюсник выполнен иэ 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 h — р — n -типа, эмиттеры этих транзисторов соединены, и резистора, соединенного с базой

p — - t1 - p -транзистора, эмиттеры — п -транзисторов соединены с коллектором первого транзистора

-П -типа, коллектор первого дополнительного п — p — и -транзистора через резистор соединен с шиной питания, а коллектор второго через резистор с базой второго транзистора, и управляющего транзистора и - p — й— типа, база которого соединена через реэисторы с землей и базой второго транзистора, эмиттер с базой первого транзистора и через резистор - с коллектором второго транзистора, а коллектор с базой того же транэиСтора, 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 пронускания устройства, .т.е. получать требуемую форму выходного сигнала ультразвукового преобразователя, исключая паразитные колебания. 20

Таким образом, предложенный ультразвуковой пьезопреобразователь, схема согласования которого выполнена в ви25 де активного четырехнолюсника с изменяемым отрицательным дифференциальным сопротивлением, является более устойчивым по сравнению с прототипом.

Кроме того, в отличие от прототина, 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 возбуждаю-35 щего импульса передатчика составляет сотни вольт), в предлагаемом устройстве усиливается сигнал от генератора, т.к. предложенный активный четырехнолюсник. с отрицательным дифферен-40 циальным сопротивлением является усилителем. Это позволяет повысить ам плитуду акустического сигнала и уменьшить уровень помех, тем самым повысив надежность контроля. 45

376 4

Формула изобретения

1 254376

О

Фила. 3

Составитель А.Олохтонов

Техред р,. Кравчук Корректор,В. Бутяга

Редактор N.Öèòêèíà

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4713/47

Пройзводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4