Генератор зондирующих сигналов

Авторы патента:

Воронин Василий Алексеевич (RU)

Мерклин Лев Романович (RU)

Тарасов Сергей Павлович (RU)

Плешков Антон Юрьевич (RU)

Максимов Виталий Николаевич (RU)

G01N29/04 - для обнаружения локальных дефектов в твердых телах (G01N 29/16,G01N 29/18,G01N 29/20 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2538049:

Общество с ограниченной ответственностью "Морские Инновации" ООО "Морские Инновации" (RU)

Изобретение относится к генераторным трактам акустических эхоимпульсных локаторов. Преимущественная область использования - гидроакустика, ультразвуковая дефектоскопия. Генератор зондирующих сигналов содержит синхронизатор и импульсный генератор, соединенный с D-входом D-триггера, выход которого подключен к одному из входов ключа, выходом подключенного к одному из входов усилителя мощности, преобразователь кодов, генератор видеоимпульсов и генератор кодов, соединенный с преобразователем кодов, выходы которого соединены с входами генератора видеоимпульсов и С-входом D-триггера, а выходы генератора видеоимпульсов соединены с другими входами ключа. Введение временной раздвижки между противофазными управляющими сигналами усилителя мощности класса D исключает возможность возникновения сквозных токов в активных элементах, что позволяет значительно повысить надежность зондирующего генератора и сформировать зондирующий сигнал с постоянной начальной и конечной фазой, который подается на акустический преобразователь. Наличие двух сдвинутых по фазе на 90° опорных сигналов с частотой, равной частоте зондирующего сигнала, сдвинутых по фазе на 90° с частотой, равной частоте зондирующего сигнала, позволяет использовать методы синхронного детектирования и другие виды обработки эхо-сигналов, что значительно расширяет эксплуатационные возможности генератора. 2 н. и 4 з.п. ф-лы,3 ил.

Изобретение относится к генераторным трактам акустических эхо-импульсных локаторов. Преимущественная область использования - гидроакустика, ультразвуковая дефектоскопия.

Известен генератор зондирующих сигналов, содержащий синхронизатор, импульсный генератор, генератор синусоидального сигнала и усилитель мощности (см. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. - Л., Судостроение, 1986 г.).

Синхронизатор периодически вырабатывает импульсные сигналы, запускающие ждущий мультивибратор, на выходе которого формируются видеоимпульсы заданной длительности, поступающие на управляющий вход генератора синусоидального сигнала и разрешающие его работу. Радиоимпульсы с его выхода поступают на усилитель мощности, а затем на акустический преобразователь.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные невысоким коэффициентом полезного действия усилителя мощности класса В, в пределе достигающего 78% при усилении аналоговых синусоидальных сигналов (см. Цыкина А.В. Проектирование усилителей низкой частоты. - М., Связь, 1968 г.). При приеме эхо-сигналов отсутствует генерация сигнала с частотой зондирующего сигнала, необходимого, например, для определения доплеровского смещения частоты эхо-сигналов (см. Букатый В.М., Дмитриев В.И. Гидроакустические лаги. - М., Пищевая промышленность, 1980 г.), а также двух опорных сигналов с частотой, равной частоте зондирующего сигнала, сдвинутых на 90° относительно друг друга, необходимых для синхронного детектирования эхо-сигналов и ряда других видов их обработки (см. Банков В.Н. и др. Радиоприемные устройства. - М., Радио и связь, 1984 г., С.42-43).

Признаки, совпадающие с заданным объектом: синхронизатор, ждущий мультивибратор, усилитель мощности.

От ряда перечисленных недостатков свободен генератор зондирующих сигналов, содержащий синхронизатор, ждущий мультивибратор, генератор синусоидального сигнала, аналоговый ключ, усилитель мощности (см. Хребтов А.А. и др. Судовые эхолоты. - Л., Судостроение, 1982, С.18).

Синхронизатор периодически вырабатывает импульсные сигналы, запускающие ждущий мультивибратор, на выходе которого формируются видеоимпульсы заданной длительности, поступающие на управляющий вход нормально закрытого аналогового ключа, на сигнальный вход которого с генератора синусоидального сигнала поступает непрерывный гармонический сигнал. Видеоимпульс открывает аналоговый ключ, гармонический сигнал проходит через него и поступает на усилитель мощности, а затем на акустический преобразователь.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные невысоким коэффициентом полезного действия усилителя мощности класса В. Радиоимпульсы, формируемые на выходе аналогового ключа, имеют произвольную начальную фазу, находящуюся в интервале 0-2π, поскольку генератор синусоидальных сигналов и синхронизатор работают независимо друг от друга, передний фронт видеоимпульса, открывающего аналоговый ключ, может совпадать с любой частью синусоидального сигнала, поэтому радиоимпульсы на выходе ключа могут начинаться с любой начальной фазы. Это приводит к тому, что подробный просмотр формы формируемого радиоимпульса затруднен без использования осциллографа с памятью в режиме просмотра однократного сигнала. После детектирования эхо-сигналов получаются видеоимпульсы с разной крутизной фронтов, что приводит к дополнительной погрешности при определении временных интервалов между началом цикла лоцирования и временем прихода эхо-импульса. При подаче зондирующего сигнала с изменяемой начальной фазой на акустический преобразователь, а также эхо-сигналов на избирательные системы резонансных усилителей происходит изменение огибающей и фазовой структуры получаемых акустических сигналов и усиленных эхо-сигналов (см. Золотарев И.Д. Нестационарные процессы в резонансных усилителях фазово-импульсных измерительных систем. - Новосибирск, Наука, 1969, 176 с.), что также приводит к дополнительным погрешностям при определении амплитуды и времени прихода эхо-сигналов. Кроме того, между зондирующими сигналами отсутствуют опорные сигналы с фазой, сдвинутой на 90° относительно друг друга, что не позволяет обрабатывать эхо-сигналы, используя оптимальные алгоритмы обработки для радиоимпульсов с произвольной начальной фазой, например синхронное детектирование.

Признаки, совпадающие с заявленным объектом: синхронизатор, ждущий мультивибратор и усилитель мощности.

Известен генератор зондирующих сигналов (пат. РФ №2362184, МПК G01S 13/32, опубл. 20.07.2009 г.), содержащий синхронизатор, соединенный через ждущий мультивибратор с D-входом D-триггера и генератор синусоидальных сигналов, соединенный через компаратор с входом управления D-триггера и с сигнальным входом аналогового ключа, вход управления которого соединен с выходом D-триггера, а выход - с входом усилителя мощности.

Синхронизатор генерирует периодически повторяющиеся импульсные сигналы, поступающие на вход ждущего мультивибратора, на выходе которого вырабатывается видеоимпульс, определяющий длительность формируемого зондирующего сигнала, поступающий на D-вход D-триггера. Генератор синусоидальных колебаний вырабатывает непрерывный гармонический сигнал, поступающий на сигнальный вход нормально закрытого аналогового ключа и на компаратор, на выходе которого получается последовательность видеоимпульсов, соответствующая какой-либо части гармонического сигнала (например, его полуволне положительной полярности), передающаяся затем на вход управления D-триггера. На выходе D-триггера формируются видеоимпульсы, начало и конец которых будут соответствовать передним фронтам видеоимпульсов, формируемых в компараторе. Эти видеоимпульсы поступают на управляющий вход нормально закрытого аналогового ключа, открывают его и на выходе ключа формируются радиоимпульсы, которые передаются на вход усилителя мощности. Гармонический сигнал в радиоимпульсах будет начинаться и заканчиваться всегда с одной и той же фазы, то есть будут формироваться зондирующие сигналы с постоянной начальной и конечной фазой.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные тем, что в приемный тракт локатора с генератора зондирующих сигналов подают опорный сигнал только с одной фазой, что является недостаточным для синхронного детектирования эхо-сигналов, имеющих случайную начальную фазу. Для выполнения синхронного детектирования необходимо использовать два опорных сигнала, сдвинутых по фазе на 90° (см. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов. - М., Радио и связь, 1986. С.189; Яковлев А.Н., Каблов Г.П. Гидролокаторы ближнего действия. - Л., Судостроение, 1983, С.99; Банков В.Н. и др. Радиоприемные устройства. - М., Радио и связь, 1984, С.42-43).

Следует отметить также невысокий коэффициент полезного действия усилителя мощности, работающего в классе В.

Признаки, совпадающие с заявленным объектом: синхронизатор, ждущий мультивибратор, D-триггер и усилитель мощности.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является взятый за прототип генератор зондирующих сигналов (пат. РФ №97535, МПК G01N 29/04, опубл. 10.09.2010 г.), содержащий синхронизатор, соединенный через ждущий мультивибратор с D-входом D-триггера, генератор синусоидальных сигналов, соединенный через компаратор с входами управления второго и третьего D-триггеров, выход второго D-триггера соединен с D-входом третьего D-триггера, с управляющим входом D-триггера и с одним из входов первого логического элемента 2И, один из входов второго логического элемента 2И соединен с инверсным выходом второго D-триггера, а вторые входы логических элементов соединены с выходом D-триггера; инверсный выход третьего D-триггера соединен с D-входом второго D-триггера, а выходы логических элементов 2И соединены с входами усилителя мощности.

Синхронизатор вырабатывает периодически повторяющиеся видеоимпульсы, поступающие на вход ждущего мультивибратора, на выходе которого вырабатывается видеоимпульс, определяющий длительность формируемого зондирующего сигнала. Этот видеоимпульс поступает на D-вход D-триггера. Генератор синусоидальных колебаний вырабатывает непрерывный гармонический сигнал с частотой 4f₀, поступающий на вход компаратора 5, на выходе которого получают видеоимпульсы с такой же частотой, поступающие затем на входы управления второго и третьего D-триггеров. С выхода второго D-триггера сигнал с частотой f₀ поступает на D-вход третьего D-триггера, на управляющий вход D-триггера, а также на один из входов первого логического элемента 2И. С инверсного выхода третьего D-триггера импульсный сигнал поступает на D-вход второго D-триггера. На выходах второго и третьего D-триггеров формируются сигналы, имеющие частоту f₀ и фазу соответственно 0, 180, 90 и 270 градусов. Эти сигналы поступают в приемный тракт локатора и используются для синхронного детектирования или других видов обработки эхо-сигналов. Напряжение с инверсного выхода второго D-триггера поступает на один из входов второго логического элемента 2И, на вторые входы логических элементов 2И подается напряжение, снимаемое с выхода D-триггера и представляющее собой видеоимпульс, начало и конец которого будет привязаны к сигналу с частотой f₀. На выходах логических элементов формируются пачки противофазных импульсных сигналов, поступающие на входы усилителя мощности, работающего в классе D, а с его выхода зондирующий сигнал с постоянной начальной фазой подается на акустический преобразователь.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются недостаточная надежность, обусловленная тем, что на входы усилителя мощности подаются противофазные видеоимпульсы, следующие друг за другом без временных интервалов. Это приводит к появлению сквозных токов в активных элементах усилителей мощности, соизмеримых с предельно допустимыми или превышающих их значения, что влечет за собой выход из строя активных элементов усилителя мощности. Для предотвращения подобных явлений зачастую на входах усилителей мощности устанавливают дополнительные блоки, укорачивающие входные видеоимпульсы, выполняющие, так называемую, раздвижку импульсов (см. Павлов В.П., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. - М., Радио и связь. 1997. 320 с.). Однако применение таких блоков приводит к усложнению конструкцию усилителей мощности и уменьшению длительности импульсных сигналов на постоянную величину, что влечет за собой изменение скважности импульсов и, как следствие, спектра зондирующего сигнала (см. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986. 376 с.).

На фиг.1 показаны уровни семи гармоник зондирующего сигнала в зависимости от величины γ=2t_и/Т, где Т - период высокочастотного заполнения зондирующего сигнала, t_и - длительность разнополярных импульсов. График К_г показывает коэффициент гармоник, определяемый как отношение действующего значения высших гармоник сигнала U_n к действующему значению первой (основной) его гармоники U₁, то есть

Как видно из графика, минимальное значение коэффициента гармоник К_г=29% соответствует значению γ=0,74. Поэтому для получения зондирующего сигнала с наименьшими искажениями желательно подавать на акустический преобразователь зондирующий сигнал с постоянной величиной γ, примерно равной 0,74, что не реализуется в известных устройствах.

Признаки, совпадающие с заявленным объектом: синхронизатор, ждущий мультивибратор, D-триггер, два логических элемента 2И и усилитель мощности.

Основной задачей предлагаемого устройства является создание генератора, позволяющего с высокой надежностью генерировать зондирующие сигналы, при этом позволяющего расширить эксплуатационные возможности эхолокационной системы, использующей заявляемый генератор зондирующих сигналов.

Технический результат достигается тем, что в генератор зондирующих сигналов, содержащий синхронизатор и импульсный генератор, соединенный с D-входом D-триггера, выход которого подключен к одному из входов ключа, выходом подключенного к одному из входов усилителя мощности, дополнительно введены преобразователь кодов, генератор видеоимпульсов и генератор кодов, соединенный с преобразователем кодов, выходы которого соединены с входами генератора видеоимпульсов и С-входом D-триггера, а выходы генератора видеоимпульсов соединены с другими входами ключа.

Рационально в генераторе зондирующих сигналов ключ выполнить преимущественно в виде двух логических элементов 2И, первые входы которых соединены с выходом D-триггера, а выходы подключены к входам усилителя мощности.

Рекомендуется в генераторе зондирующих сигналов генератор кодов выполнить преимущественно в виде генератора импульсов и счетчика, при этом генератор импульсов соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами преобразователя кодов.

Оптимально в генераторе зондирующих сигналов преобразователь кодов выполнить преимущественно в виде дешифратора, входы которого соединены с выходами генератора кодов, а выходы подключены к входам генератора видеоимпульсов.

Рационально в генераторе зондирующих сигналов генератор видеоимпульсов выполнить преимущественно в виде четырех логических элементов ИЛИ, причем первый-четвертый выходы преобразователя кодов соединены с входами первого четырехвходового логического элемента ИЛИ, третий-шестой - с входами второго четырехвходового логического элемента ИЛИ, первый-третий - с входами третьего трехвходового логического элемента ИЛИ, пятый-седьмой - с входами четвертого трехвходового логического элемента ИЛИ, первый выход соединен также с управляющим входом D-триггера; выход третьего логического элемента ИЛИ соединен с одним из входов ключа, а выход четвертого логического элемента ИЛИ соединен со вторым входом ключа.

Оптимально в генераторе зондирующих сигналов в качестве усилителя мощности применить усилитель мощности класса D.

Повышение надежности зондирующего генератора достигается путем исключения возможности возникновения сквозных токов в активных элементах усилителя мощности за счет введения временной раздвижки между противофазными управляющими сигналами, сформированной генератором кодов, преобразователем кодов и генератором видеоимпульсов.

Расширение эксплуатационных возможностей эхолокационной системы, использующей заявляемый генератор зондирующих сигналов, достигается наличием двух сдвинутых по фазе на 90° опорных сигналов с частотой, равной частоте зондирующего сигнала, сформированных генератором кодов, преобразователем кодов и генератором видеоимпульсов.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 приведен график уровней гармоник с первой по седьмую в зависимости от величины γ;

на фиг.2 показана функциональная схема устройства;

на фиг.3 изображены эпюры напряжений в его различных точках.

Генератор зондирующих сигналов (фиг.2) содержит синхронизатор 1, соединенный через импульсный генератор 2 с D-входом D-триггера 3, выход которого подключен к первому входу ключа 4, соединенного с входом усилителя мощности 5. Генератор кодов 6 соединен линиями с преобразователем кодов 7, выходные линии которого подключены к С-входу D-триггера 3 и генератору видеоимпульсов 8, выходы которого соединены с входами ключа 4. Синхронизатор 1 представляет собой генератор периодически повторяющихся импульсов прямоугольной формы, запускающих импульсный генератор 2, в одном из вариантов реализации выполненный в виде ждущего мультивибратора. Ключ 4, управляющий активными элементами усилителя мощности 5, выполнен в виде двух логических элементов 4 и 5, первые входы которых соединены с выходом D-триггера 3, а вторые входы - с первыми двумя выходами генератора видеоимпульсов 8. Генератор кодов 6 выполнен в виде генератора импульсов 11, соединенного со счетным входом счетчика 12, выходы которого соединены с входами преобразователя кодов 7, представляющего собой дешифратор, выходные линии которого соединены с входами генератора видеоимпульсов 8, состоящего из двух трехвходовых 13, 14 и двух четырехвходовых 15, 16 логических элементов ИЛИ. Первый-четвертый выходы дешифратора соединены с входами первого четырехвходового логического элемента ИЛИ 15, третий-шестой - с входами второго четырехвходового логического элемента ИЛИ 16, первый-третий - с входами третьего трехвходового логического элемента ИЛИ 13, пятый-седьмой - с входами четвертого трехвходового логического элемента ИЛИ 14, первый выход соединен также с управляющим входом D-триггера 3. Выход третьего логического элемента ИЛИ 13 соединен с вторым входом первого логического элемента И 9, а выход четвертого логического элемента ИЛИ 14 соединен с вторым входом второго логического элемента И 10.

Работает генератор зондирующих сигналов следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает периодически повторяющиеся видеоимпульсы U1 (фиг.3), поступающие на вход ждущего мультивибратора 2, на выходе которого вырабатывается видеоимпульс U2, определяющий длительность формируемого зондирующего сигнала. Этот видеоимпульс поступает на D-вход D-триггера 3. Генератор импульсов 11 вырабатывает импульсы U3 с частотой, в восемь раз большей, чем частота высокочастотного заполнения зондирующего сигнала, которые поступают на счетный вход счетчика 12. С выходов счетчика 12 цифровое слово U4 подается на входы дешифратора 7, на выходах которого формируются сигналы U5, соответствующие значению дешифрируемого цифрового слова и имеющие высокий активный уровень. Дальнейшая работа рассматривается для случая использования трехразрядного двоичного счетчика 12. В этом случае дешифратор 7 имеет восемь выходов. Сигналы U5, снимаемые с первого по четвертый выходы дешифратора, поступают на входы первого четырехвходового логического элемента ИЛИ 15, а сигналы U5, снимаемые с третьего по шестой выхода дешифратора, поступают на входы второго четырехвходового логического элемента ИЛИ 16. В элементах ИЛИ 15, 16 выполняется суммирование поступающих сигналов U5 и на выходах элементов формируются сигналы U6 и U7, сдвинутые по фазе на 90° с частотой, равной частоте зондирующего сигнала. Эти сигналы поступают затем в приемный тракт локатора и используются для синхронного детектирования и других видов обработки эхо-сигналов.

Сигналы U5, снимаемые с первого-третьего выходов дешифратора, поступают на входы третьего трехвходового логического элемента ИЛИ 13, а с пятого-седьмого - на входы четвертого трехвходового логического элемента ИЛИ 14. С выхода третьего логического элемента ИЛИ 13 сигнал U8 подается на второй вход первого логического элемента И 9, а с выхода четвертого логического элемента ИЛИ 14 сигнал U9 подается на второй вход второго логического элемента И 10. Сигналы U8 и U9 представляют собой последовательность видеоимпульсов с длительностями примерно 0,375 периода зондирующего сигнала и с паузами между ними примерно 0,125 периода.

С первого выхода дешифратора 7 сигнал U5 подается также на управляющий вход D-триггера и своим передним фронтом записывает в триггер логическую единицу при подаче на D-вход триггера видеоимпульса U2. Таким образом, начало и конец видеоимпульса U10, формируемого на выходе D-триггера 3, будут соответствовать одной и той же фазе зондирующего сигнала. Этот видеоимпульс U10 поступает на вторые входы логических элементов И 9 и 10 и разрешает прохождение через эти элементы сигналов U8 и U9. На выходах логических элементов 9 и 10 формируются пачки противофазных импульсных сигналов U11 и U12 с паузами между ними. Эти сигналы поступают на входы усилителя мощности 5 и поочередно открывают его активные элементы, в результате чего формируется зондирующий сигнал U13 с постоянной начальной фазой, который подается на акустический преобразователь (на чертежах не показан). Усилитель мощности 5 работает в режиме D с малыми электрическими потерями на активных элементах усилителя. Раздвижка между усиливаемыми сигналами U11, U12 предотвращает появление сквозных токов в активных элементах усилителя, а величина раздвижки соответствует минимальному значению высших гармонических составляющих сигнала. Сигнал в радиоимпульсах U13 будет начинаться и заканчиваться всегда с одной и той же фазы, что обеспечивает формирование зондирующих сигналов с постоянной начальной и конечной фазой. Сигнал U10 будет соответствовать началу и концу зондирующего сигнала U13 и используется затем в качестве импульса синхронизации, осуществляющего временную привязку рабочих циклов всех блоков эхо-импульсного локатора. Параметры зондирующего сигнала в данном генераторе легко регулируются. Период повторения будет равен периоду синхроимпульсов U3, длительность определяется длительностью видеоимпульса U2, а частота заполнения - частотой сигнала U3.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в результате введения новых блоков и связей обеспечено повышение надежности зондирующего генератора путем исключения возможности возникновения сквозных токов в активных элементах усилителя мощности за счет введения временной раздвижки между противофазными управляющими сигналами и в значительной мере расширены эксплуатационные возможности эхолокационной системы, использующей заявляемый генератор зондирующих сигналов с двумя сдвинутыми по фазе на 90° опорными сигналами с частотой зондирующего сигнала.

Реализация предложенного генератора зондирующих сигналов не представляет сложностей. Например, синхронизатор 1 может быть выполнен на элементах микросхемы К561ЛН2, ждущий мультивибратор 2 и D-триггер 3 - на микросхеме К561ТМ2, счетчик 12 и дешифратор 7 - на микросхеме К561ИЕ9, цифровые элементы ИЛИ 13, 14, 15, 16 и элементы И 9, 10 - на микросхемах К1533ЛЛ1 и К1533ЛИ1. Усилитель мощности 5 может быть выполнен, например, по схемам, достаточно полно описанным в работах (Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. - М., Радио и связь. 1997. 320 с., Кибакин В.М. Основы теории и расчета транзисторных низкочастотных усилителей мощности. - М., Энергия. 1969. 280 с.). Сигналы U1 и U3 могут вырабатываться отдельными генераторами или, например, микропроцессорной системой. Испытания локаторов, использующих предложенный генератор зондирующих сигналов, показали их преимущество по сравнению с имеющимися реализациями.

Предлагаемое изобретение позволяет создать генератор зондирующих сигналов, обладающий высокой надежностью и расширенными эксплуатационными возможностями.

1. Генератор зондирующих сигналов, содержащий синхронизатор и импульсный генератор, соединенный с D-входом D-триггера, выход которого подключен к одному из входов ключа, выходом подключенного к одному из входов усилителя мощности, отличающийся тем, что в него дополнительно введены преобразователь кодов, генератор видеоимпульсов и генератор кодов, соединенный с преобразователем кодов, выходы которого соединены с входами генератора видеоимпульсов и С-входом D-триггера, а выходы генератора видеоимпульсов соединены с другими входами ключа.

2. Генератор зондирующих сигналов по п.1, отличающийся тем, что ключ выполнен в виде двух логических элементов 2И, первые входы которых соединены с выходом D-триггера, а выходы подключены к входам усилителя мощности.

3. Генератор зондирующих сигналов по п.1, отличающийся тем, что генератор кодов выполнен в виде генератора импульсов и счетчика, при этом генератор импульсов соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами преобразователя кодов.

4. Генератор зондирующих сигналов по п.1, отличающийся тем, что преобразователь кодов выполнен в виде дешифратора, входы которого соединены с выходами генератора кодов, а выходы подключены к входам генератора видеоимпульсов.

5. Генератор зондирующих сигналов по п.1, отличающийся тем, что генератор видеоимпульсов выполнен в виде четырех логических элементов ИЛИ, причем первый-четвертый выходы преобразователя кодов соединены с входами первого четырехвходового логического элемента ИЛИ, третий-шестой с входами второго четырехвходового логического элемента ИЛИ, первый-третий с входами третьего трехвходового логического элемента ИЛИ, пятый-седьмой с входами четвертого трехвходового логического элемента ИЛИ, первый выход соединен также с управляющим входом D-триггера; выход третьего логического элемента ИЛИ соединен с одним из входов ключа, а выход четвертого логического элемента ИЛИ соединен со вторым входом ключа.

6. Генератор зондирующих сигналов, отличающийся тем, что в качестве усилителя мощности применен усилитель мощности класса D.

Использование: для стабилизации скорости перемещения внутритрубного инспектирующего снаряда. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для стабилизации скорости перемещения внутритрубного инспектирующего снаряда состоит из цилиндрического полого корпуса, байпасных цилиндрических проходных каналов, модуля управления перепуском газа с аксиально перемещаемыми затворами запорных клапанов, первой и второй полиуретановых манжет, гидропривода, бортовой электронной аппаратуры, одометрического измерителя скорости движения устройства и системы электронного управления, при этом в него введены группа заслонок шарнирных секторных и электроуправляемый сбросной клапан, причем байпасный перепускной канал выполнен в виде полости в цилиндрическом корпусе самого инспектирующего снаряда, а модуль управления перепуском газа выполнен в виде цилиндрического корпуса с группой вертикальных щелей в передней части и группой горизонтальных щелей на цилиндрической его поверхности с цилиндрической шиберной задвижкой в передней его части, жестко соединенной с наружной поверхностью скользящей трубы, продольно перемещаемой по наружной поверхности гидравлического цилиндра, а также другие элементы устройства.

Устройство ультразвуковой томографии // 2532606

Использование: для визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвуковой томографии содержит антенную решетку с n приемно-передающими элементами, каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов и входом соответствующего усилителя, n аналого-цифровых преобразователей соединены с соответствующими входами блока памяти реализации, количество выходов которого - N определено формулой N=n·(n+1)/2.

Способ визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия // 2532597

Использование: для визуализации ультразвуковой дефектоскопии трехмерного изделия. Сущность изобретения заключается в том, что размещают пьезопреобразователи антенной решетки на объекте контроля, причем расстояние между соседними положениями антенной решетки, при которой получают одно В-изображение, превышает половину длины ультразвуковой волны, производят циклическое ультразвуковое облучение объекта контроля поочередно каждым пьезопреобразователем антенной решетки и одновременный прием ультразвуковых волн и их преобразование в электрические сигналы всеми преобразователями антенной решетки, усиливают и преобразуют в цифровые коды полученные электрические сигналы, проводят когерентную обработку сохраненных цифровых кодов, при которой разбивают объект контроля на локальные области, которые рассматривают в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента.

Способ неразрушающего контроля длительно работающего металла эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования // 2532141

Использование: для неразрушающего контроля длительно работающего металла эксплуатируемых элементов теплоэнергетического оборудования. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют определение времени задержки поверхностных акустических волн и электронно-микроскопические исследования длительно работающего наплавленного и основного металла, при этом акустический критерий оценки ресурса длительно работающего основного и наплавленного металла содержит коэффициент, учитывающий анизотропию акустических характеристик, а также коэффициент, учитывающий изменение величины локальных полей внутренних напряжений в исследуемом металле.

Способ и установка ультразвукового контроля сварного шва стыкового соединения двух поперечных концов двух металлических полос // 2531508

Использование: для ультразвукового контроля сварного шва стыкового соединения двух поперечных концов двух металлических полос. Сущность изобретения заключается в том, что концы двух металлических полос сдвигают и удерживают между первой и второй зажимными губками (2а, 2b), расположенными вдоль каждого из поперечных концов, при этом первая и вторая зажимные губки имеют между собой, по меньшей мере, такой промежуток, при котором образуется зазор (54, 55) для пропускания первого канала (52) передачи падающих волн, способных генерировать ультразвуковые волны на поверхности первой полосы, и для пропускания второго канала (61) передачи волн, исходящих от поверхности второй полосы; падающие волны первого канала генерируют при помощи лазерных импульсов в режиме, по меньшей мере, предусмотренном для применения третьего канала ультразвуковых волн, генерируемых на поверхности первой полосы, проходящих через сварной шов и выходящих во второй канал; на основании этапа анализа (7) режима, связанного с импульсами, и, по меньшей мере, одного измерения свойства, такого как сигнатура состояния вибрации поверхности второй полосы на выходе ультразвуковых волн во второй канал, определяют характеристики контроля сварного шва.

Инспекционное устройство для обнаружения посторонних веществ // 2529667

Использование: для контроля емкостей типа бутылок или банок на наличие нежелательных посторонних предметов. Сущность изобретения заключается в том, что емкости (1), такие как бутылки и т.п., а также металлические банки транспортируются в направлении транспортировки с помощью удерживающе-транспортирующих элементов (2) и заполняются на разливочных станциях продуктом, причем установка содержит, по меньшей мере, одно инспекционное устройство (6) для контроля бутылок или подобных емкостей (1) на наличие нежелательных посторонних веществ, связанное с блоком обработки, отличающаяся тем, что инспекционное устройство (6) является неотъемлемой составной частью удерживающе-транспортирующего элемента (2) и выполнено в виде пьезодатчика (6), причем инспекционное устройство (6) выполнено с возможностью соединения с емкостью (1) так, что она может двигаться в соответствующем направлении движения и в направлении транспортировки вместе с инспекционным устройством (6).

Устройство контроля при контролировании посторонних веществ // 2529585

Использование: для контроля емкостей типа бутылок или банок на наличие нежелательных посторонних предметов. Сущность изобретения заключается в том, что бутылки или нечто подобное, а также банки транспортируются транспортными элементами вдоль направления транспортировки, причем транспортные элементы имеют центрирующие и/или фиксирующие элементы (3, 4) для закрепления соответствующего сосуда (7), а установка для обработки сосудов (1) имеет, по меньшей мере, одно устройство для контроля (8), производящее контроль бутылок или подобных сосудов (7) на наличие нежелательных посторонних веществ, также устройство для контроля (8) соединено с блоком обработки данных (18), при этом устройство для контроля (8) является интегральной составной частью транспортного элемента и/или его центрирующего и/или фиксирующего элемента (3, 4) и выполнено в виде пьезоэлектрического датчика, и что предусмотрен элемент для возбуждения, который побуждает подлежащий контролю сосуд (7) к перемещению в соответствующем направлении, при котором сосуд поднимается, и наоборот, причем устройство для контроля (8) может соединяться с сосудом таким образом, что он может перемещаться в соответствующем направлении перемещения и вдоль направления транспортировки вместе с устройством для контроля (8).

Способ непрерывного контроля средней влажности волокон в волоконной массе // 2528043

Способ относится к неразрушающим методам производственного контроля и может найти применение при анализе различных волоконных материалов в промышленности. Способ реализуется следующим образом.

Способ лабораторного контроля средней тонины волокон в массе // 2527146

Использование: для контроля средней тонины волокон в массе. Сущность изобретения заключается в том, что волоконную массу прочесывают, формируют в пакет заданной массы, размера, конфигурации и помещают между излучающим и принимающим датчиками акустических колебаний, при этом расчетным путем определяют частоту акустических излучаемых колебаний, обеспечивающих показание эффективной тонины волокон, равной или меньшей их физической тонины, прозвучивают пакет, фиксируя величину акустического сигнала, взаимно перпендикулярно, нормально к направлению распространения акустических колебаний, сжимают пакет до получения минимального, заданного значения акустического сигнала, а о среднем значении тонины волокон судят по величине объемной плотности сжатого пакета.

Способ и устройство контроля качества акустического контакта при ультразвуковой дефектоскопии // 2523781

Использование: для контроля качества и акустического контакта при ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют выделение структурных реверберационных шумов на фоне принятых эхо-сигналов от возможных дефектов и выделение собственных реверберационных шумов дефектоскопа и по сравнению амплитуд реверберационных шумов на фоне принятых эхо-сигналов от возможных дефектов и собственных реверберационных шумов дефектоскопа контролируют контакт электроакустического преобразователя с контролируемым материалом.

Способ и устройство определения направленности дефекта, имеющегося внутри механического конструктивного элемента // 2538069

Использование: для определения направленности дефекта. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой головкой (2) из разных измерительных точек (МР) воздействуют ультразвуковыми сигналами на конструктивный элемент (В), причем ультразвуковые эхо-сигналы, которые отражаются от находящейся внутри конструктивного элемента (В) подлежащей исследованию точки (Р) обратно к измерительным точкам (МР), принимаются этой или другой ультразвуковой головкой (2); и с модулем (4) обработки данных, который с учетом направления звукового воздействия между соответствующей измерительной точкой (МР) и подлежащей исследованию точкой (Р) оценивает принятые эхо-сигналы для определения ориентации дефекта, причем в зависимости от зарегистрированного времени прохождения сигнала между моментом подачи ультразвукового сигнала и моментом приема отраженного обратно дефектом ультразвукового эхо-сигнала для каждой измерительной точки (МР) рассчитывается расстояние (d) между измерительной точкой (МР) и подлежащей исследованию точкой (Р) и принятые с временным сдвигом в разных измерительных точках (МР) ультразвуковые эхо-сигналы подлежащей исследованию точки (Р) синфазно суммируются для их оценки. Технический результат: обеспечение возможности с высокой степенью достоверности определять направленности дефекта внутри механического конструктивного элемента. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 ил.

Неразрушающее исследование гибких композитных изделий // 2539095

Использование: для неразрушающего исследования гибких композитных изделий. Сущность изобретения заключается в том, что исследование внутренней структурной изменчивости в объеме гибкого композитного эластомерного изделия или различий между гибкими композитными эластомерными изделиями включает установку гибкого композитного эластомерного изделия в фиксированное положение, простукивание изделия, определение продолжительности ударного воздействия при простукивании и сравнение продолжительности ударного воздействия с эталонным значением. Технический результат: обеспечение возможности неразрушающего исследования внутренней структуры гибкого композитного эластомерного изделия. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Способ ранней диагностики магистрального нефтепровода для предотвращения развития процессов его разрушения // 2539603

Изобретение относится к неразрушающему контролю магистральных трубопроводов. В диагностируемый магистральный нефтепровод помещают внутритрубный снаряд-одометр, снабженный источником изотропного акустического излучения, линейкой приемников гидрофонов и бортовым микрокомпьютером. С помощью изотропного акустического источника излучают акустическую волну с частотой и амплитудой, задаваемыми бортовым микрокомпьютером, при этом с помощью линейки гидрофонов и микрокомпьютера непрерывно регистрируют поле давления на оси z нефтепровода относительно источника изотропного акустического излучения. По результатам этих измерений диагностируют изменение местоположения первого интерференционного минимума давления относительно источника изотропного акустического излучения. После чего привязывают эти данные к координатам по оси z относительно точки ввода снаряда-одометра внутрь нефтепровода и на основе полученных данных судят о целостности грунта, окружающего нефтепровод. Способ позволяет осуществить раннюю диагностику нарушения целостности грунта вокруг магистрального нефтепровода и предотвратить процесс его разрушения. 4 ил.

Устройство для измерения внутренних локальных механических напряжений в стальных конструкциях // 2541386

Использование: для измерения внутренних локальных механических напряжений в стальных конструкциях. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения внутренних локальных механических напряжений стальных конструкций, содержащее корпус, заполненный иммерсионной жидкостью, акустическое фокусирующее устройство в виде линз, взаимодействующее с ультразвуковым преобразователем, и блок приема информации с регистрирующими датчиками, при этом корпус выполнен в виде металлической емкости с расположенными в нем одинаковыми акустическими линзами, ко дну корпуса, с наружной стороны, закреплены приемные пьезопреобразователи, расположенные на фокальной плоскости линз, а в верхней части корпус снабжен стальной пробкой со сферической поверхностью, направленной к акустическим линзам, при этом с наружной стороны пробка имеет глухое отверстие, в котором расположен литиевый цилиндр, верхний конец которого взаимодействует с исследуемой конструкцией, а снаружи он окружен индукционной катушкой, закрепленной в кольце-каркасе, взаимодействующем с дополнительно установленной опорной перекладиной, которая соединена с нижней перекладиной, а блок приема информации снабжен импульсным генератором, двумя широкополосными усилителями, резистором, аналогово-цифровым преобразователем и персональным компьютером. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности измерения внутренних локальных механических напряжений в элементах стальных конструкций. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лазерный ультразвуковой дефектоскоп // 2544257

Использование: для неразрушающих методов контроля внутренних структур объектов. Сущность изобретения заключается в том, что лазерный ультразвуковой дефектоскоп содержит импульсный лазер, соединенный через оптоволокно с оптико-акустическим преобразователем, выполненным в виде единого блока, расположенного на исследуемом объекте, и содержащим пластину оптико-акустического генератора, а также пьезоприемник, соединенный через усилитель с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к компьютеру, при этом оптико-акустический генератор и пьезоприемник пространственно разнесены и размещаются на наклонных звукопроводах, контактирующих с исследуемым материалом, а лазер, аналого-цифровой преобразователь и блок питания размещены в отдельном корпусе. Технический результат: расширение функциональных возможностей устройства за счет использования различных типов акустических волн. 3 ил.

Способ лазерно-ультразвукового контроля качества паяных соединений // 2545348

Использование: для лазерно-ультразвукового контроля качества паяных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что генерируют с помощью импульсного лазера оптические импульсы, преобразуют их в акустический сигнал - последовательность ультразвуковых импульсов, образующих зондирующий ультразвуковой луч, облучают этим лучом исследуемый объект, принимают пьезоприемником отраженные от исследуемого объекта сигналы, анализируют их и по результатам анализа судят о внутренних дефектах объекта, при этом указанный акустический сигнал формируют в виде апериодической последовательности ультразвуковых импульсов длительностью от 5 до 20 нс с образованием зондирующего ультразвукового луча с диаметром в пределах от 0,6 до 1,0 мм. Технический результат: обеспечение возможности контроля качества паяных соединений тонких ячеистых двустенных металлических конструкций. 4 ил.

Способ ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса // 2545493

Использование: для ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя, направленные на противоположные внутренние поверхности головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы, которые анализируют в выбранном временном окне, и делают заключение о наличии и степени развития дефекта, при этом положение и направление излучения электроакустических преобразователей выбирают так, чтобы их ультразвуковые зондирующие сигналы после отражения от внутренних поверхностей головки рельса были направлены соответственно на рабочую и нерабочую выкружки головки рельса, временное окно приема сигналов от микротрещин на рабочей выкружке головки рельса выбирают в окрестности ожидаемого времени приема сигналов, отраженных от выкружек головки рельса, в котором увеличивают чувствительность приема электроакустических преобразователей до уровня начала приема структурных шумов металла рельса, анализ отраженных ультразвуковых сигналов и заключение о наличии и степени развития микротрещин производят на основе сравнения отраженных сигналов, принятых электроакустическими преобразователями от рабочей и нерабочей выкружек. Технический результат: обеспечение возможности обнаружения и оценки степени развития микротрещин на выкружке головки рельса на разных стадиях. 3 ил.

Способ возбуждения акустических колебаний в электропроводящих материалах // 2549614

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ возбуждения акустических колебаний электромагнитно-акустическим (ЭМА) методом с использованием явления ЭМА-резонанса и может применяться при неразрушающем контроле, в частности, слабопроводящих материалов. Способ заключается в том, что в верхнем слое контролируемого изделия создают вихревые токи и инициируют возникновение и распространение акустических колебаний, при этом частоту возбуждающего поля выбирают из условий равенства длин волн электромагнитного и акустического полей, а фазу подстраивают до совпадения пространственного распределения вынуждающей силы с деформациями кристаллической решетки. Техническим результатом является повышение эффективности возбуждения акустических колебаний электромагнитно-акустическим методом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ динамической калибровки ультразвукового дефектоскопа // 2550825

Использование: для динамической калибровки ультразвукового дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что проводят динамическую калибровку УЗ дефектоскопа, содержащего рядный блок электроакустических преобразователей, первый из которых является генератором УЗ излучения, а последующий преобразователь или преобразователи являются приемниками УЗ излучения, при этом пороговый уровень срабатывания дефектоскопа задают исходя из текущего значения амплитуды опорного сигнала, излучаемого зеркально по отношению к основному зондирующему сигналу и представляющего собой остаточное УЗ излучение генератора в текущем такте или принудительное УЗ излучение генератора в дополнительном такте. Технический результат: повышение точности задания порогового уровня срабатывания УЗ дефектоскопа в процессе контроля. 2 з.п. ф-лы. 17 ил.

Способ автоматизированного ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, имеющих форму тел вращения // 2554297

Использование: для автоматизированного ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, имеющих форму тел вращения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют настройку чувствительности дефектоскопической аппаратуры в ручном режиме, ее проверку в автоматическом режиме, размещение на предметном столе установки контролируемого изделия, центрирование его, установку ультразвукового преобразователя на поверхности изделия в зоне начала контроля, включение автоматического режима контроля, сканирование преобразователем поверхности изделия по спирали, ввод - прием акустических колебаний контактно-щелевым методом с применением преобразователей с локальной ванной в изделие и в эталоны при настройке на них и проверке чувствительности аппаратуры, а также фиксирование наличия или отсутствия дефектов, при этом для контроля куполообразных изделий со сферическими поверхностями, преобразователь перемещают по дугообразной траектории, сканируют преобразователем поверхность изделия по выпуклой спирали Архимеда, и при обнаружении дефектов считывают их угловые координаты в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Технический результат: обеспечение возможности автоматизированного ультразвукового контроля качества куполообразных изделий со сферическими поверхностями. 2 ил.