Измеритель параметров передаточной функции электроакустического преобразователя

 

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повышение точности измерения, устройство содержит соединенные последовательно генератор 1 импульсов, связанный с испытуемым преобразователем 2, установленным на акустическую нагрузку 3, усилитель 4, первый временной селектор 5, перемножитель 6 аналоговых сигналов, связанный с генератором 7 качающейся частоты, фильтр 8 низких частот и второй временной селектор 9, первым входом соединенный с фильтром 8, вторым входом соединенный с генератором 1 импульсов, а выходом - с осциллографом 10 и первым интегратором 11, первый пиковый детектор 12, соединенный со счетчиком 13 импульсов, вход которого подключен к выходу генератора 1, индикатор 19, графопостроитель 20, ЭВМ 21, первыми входами соединенные с генератором 7 качающейся частоты, а вторыми входами - с выходом первого пикового детектора 12, фазовращатель 14, входом соединенный с генератором 7 качающейся частоты, а выходом - с генератором 1 импульсов, последовательно соединенные детектор 15, входом соединенный с генератором 1 импульсов, второй интегратор 16 и второй пиковый детектор 17, входом соединенный со счетчиком 13, а выходом - с ЭВМ 21, делитель 18 аналоговых сигналов, входом присоединенный к второму пиковому детектору 17, а выходом - к первым входам графопостроителя 20 или индикатора 19. Повышение точности достигается за счет учета дополнительных параметров передаточных функций электроакустического преобразователя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

И9) (II) А1 511 4 G 0I N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4334506/24-10 (22) 30,11,87 (46) 15.)2,89. Бюл. У 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.В. Выдрин, И.И, Арбит, А.Ф. Мельканович и И.С. Перов (53) 534.852(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1113737, кл. С 01 N 29/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 896567, кл, С Ol N 29/04, 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАТОЧНОИ ФУНКЦИИ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повы2 шение точности измерения. Устройство содержит соединенные последовательно генератор I импульс.ов, связанный с испытуемым преобразователем 2, установленным на акустическую нагрузку

3, усилитель 4, первый временной селектор 5, перемножитель 6 аналоговых сигналов, связанный с генератором 7 качающейся частоты, фильтр 8 низких частот и второй временной селектор 9, первым входом соединенный с фильтром

8, вторым входом — с генератором I импульсов, а выходом — с осциллографом IO и первым интегратором 11, первый пиковый детектор 12, соединенный со счетчиком 13 импульсов, вход которого подключен к выходу генератора I, индикатор 19, графопостроитель 20, ЭВМ 21, первыми входами соединенные

1529100 генератором 7 качающейся частоты, а вторыми входами — с выходом первого пикового детектора 12, фазовращатель

14, входом соединенный с генератором

7 качающейся частоты, а выходом — с генератором 1 импульсов, последовательно соединенные детектор 15, входом соединенный с генератором

1 импульсов, второй интегратор 16 и второй пиковый детектор 17, входом

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям параметров передаточной функции, электроакустического преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем vèåíüøåíèÿ влияния формы зондирующих импульсов, На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого измерителя параметров и передаточной функции электроакустического преобразователя, Измеритель параметров передаточной функции электроакустического преобразователя содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов (генератор импульсов напряжения или тока), соединенный с испытуемым пре образователем 2, установленным на акустическую нагрузку 3, усилитель

4, первый временной селектор 5, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов, перемножитель 6 аналоговых сигналов, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 7 качающейся частоты, фильтр 8 низких частот и второй временной селектор 9, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов, а выход — к осциллографу 10 и первому интегратору 11 второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов первый пиковый детектор 12, 1 1 первым входом соединенный с выходом первого интегратора ll, а вторым входом — с выходом счетчика 13 импульсов. В устройство также входят фазовращатель 14, входом соединенный с вторым выходом генератора 7 качающейся частоты, а выходом — с входом генератора l импульсов, счетчик 13 импульсов, входом соединенный с вторым выходом генератора 1 импульсов, последовательно соединенные детектор!

l соединенный со счетчиком 13, а выходом — с 3ВМ 21, делитель 18 аналоговых сигналов, входом присоединенный к второму пиковому детектору 17, а выходом — к первым входам графопостроителя 20 или индикатора 19, Повышение точности достигается за счет учета дополнительных параметров передаточных функций электроакустического преобразователя, 1 ил.

15 входом соединенный с третьим выходом генератора 1 импульсов, второй интегратор 16> вторым входом соединенный с вторым выходом генератора

1 импульсов, второй пиковый детектор

17, вторым входом соединенный с выходом счетчика 13 импульсов, делитель

18 аналоговых сигналов, вторым входом соединенный с выходом первого пикового детектора 12, а выходом — с вторым входом индикатора 19 и с вторым входом графопостроителя 20, первые входы которых подключены к первому выходу генератора 7 качающейся частоты (ГКЧ). В устройство так же может входить электронная вычислительная машина 21 (3BM,, первым входом соединенная с первым выходом генератора 7 качающейся частоты, вторым входом — с выходом второго пикового детектора 17, а третьим входом — с выходом первого пикового детектора

12 ° Индикатор 19 используется в устройстве, если в процессе измерения параметров передагочных функций пьезоэлектрического преобразователя 2 необходим визуальный контроль и оценка измеренного параметра без документирования процесса измерения, В устройстве используется графопостроитель

20, если необходимо получить запись результатов измерения на бумаге в виде графиков. Если в устройстве использовать 3ВМ 21, то возможно дополнительно повысить точность измерения путем уменьшения погрешности операции деления, выполняемой на ЭВМ с более высокой точностью чем делитель

18 аналоговых сигналов, а также погрешности отсчета, вносимой оператором, производящим измерения при использовании индикатора 19 или графопостроителя 20.

Измеритель работает следующим об< разом.

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, что о необходимо 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 вы10 преобразователя 2 необходимой амплитуды, длительности, периода повторения с частотой заполнения, соответствующей частоте входного синусоидального сигнала, Через Определенный вре25 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 шумов и мешающих сигналов вне зоны селекции и предотвращает от перегрузки этими 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 7 качающейся частоты. В перемножителе

6 аналоговых сигналов происходит перемножение напряжения непрерывного

45 синусоидального сигнала на напряжение эхо-импульса.

Сигнал с выхода перемножителя 6 аналоговых сигналов поступает на фильтр 8 низких частот, который пропускает на первый вход второго временного селектора 9 низкочастотную

55 часть спектра выходного сигнала перемножителя 6 аналоговых сигналов.

Второй временной селектор 9 аналогично первому временному селектору 5 рабатываются радиоимпульсы напряжения или тока для возбуждения измеряемого 20

00 6 управляется 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 первый временной селектор 5. При этом возможно использование низкочастотного второго временного селектора 9, поскольку селектированию подвергаются низкочастотные выходные сигналы фильтра 8 нижних час тот.

С выхода второго временного селектора 9 сигнал поступает для наблюдения на вход осциллографа 10 и на первый вход первого интегратора 11, на второй вход которого поступают импульсы с второго выхода генератора

1 импульсов, сбрасывающие первый интегратор I I 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 импульсов ° Сброс 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 ЭВМ 21 для вы1529100 полнения операции деления, обработки результатов измерения, построения амплитудно-частотных характеристик преобразователя 2 и определения его параметров. Импульсы возбуждения с

5 третьего выхода генератора I 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- 40 ким образом деление автоматически компенсирует неравномерность амплитуды максимума спектра импульса возбужде ния преобразователя 2 в заданном частотном диапазоне.

С выхода делителя 18 аналоговых сигналов напряжение, пропорциональное частному от деления входных сигналов, поступает на второй вход индикатора 19 и на второй вход графопост50 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 3ВМ 21 с первого выхода генератора 7.

Предлагаемое устройство позволяет использовать короткие радиоимпульсы возбуждения преобразователя 2 в области низких частот (от О,1 до 0,6 мГц), при этом не требуется получать установивп1ийся режим колебаний эхо-импульса, что позволяет в несколько раэ уменьшить толщину акустической нагрузки, следовательно, и затухания в ней. Это повышает чувствительность измерителя и его точность. В данном устройстве возможно использование усилителя 4 с малым коэффициентом усиления, что повьш1ает его перегрузочную способность, уменьшает время восстановления чувствительности, напряжения шумов на его выходе и облегчает получение малой неравномерности АЧХ. Устройство некритично к неравномерности амплитудно-частотной характеристики и нелинейным искажениям импульсов возбуждения, вырабатываемых генератором 1 импульсов.

Формул а из,обретения

Измеритель 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— шийся 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 HHTerpa—

)529100

Составитель В, Добровольский

Редактор С. Лисина Техред JI.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 7633/38 Тнрал 789 Подпис кое ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-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 coel

5 диненного вторым входом с вторым входом второго пикового детектора и через счетчик импульсов с вторым выходом генератора импульсов, а тактике фаэовращатель, включенный между выходом Ið генератора качающейся частоты и входом генератора импульсов, и делитель аналоговых сигналов, подключенный первым входом к выходу первого пикового детектора и к соответствующей выходной шине, вторым входом — к выходу первого пикового детектора и к соответствующей выходной шине и

ВыходОм к ОднОЙ иэ ВЫХОдных шин1 причем генератор импульсов подключен вторым выходом к соответствующим входам второго временного селектора и первого интегратора, а перемножитель аналоговых сигналов подключен первым входом к выходу первого временного селектора и вторым входом к соединенным между собой выходу генератора качающейся частоты и входу фаэовращателя.