Ультразвуковой генератор с частотной модуляцией

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

0)) 517328

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.04.74 (21) 2021350!10 с присоединением заявки M (23) (1риоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 03.08.7б (51) М. Кл В 06В 1/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по депгм изобретений, . открытий (53) УДК 621.313.1/3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. И. Гурский, В. М. Колешко и В. Я. Сунка

Физико-технический институт АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР C ЧАСТОТНОЙ

МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в ультразвуковой технике для создания высокостабильных генераторов, используемых, например, при ультразвуковой ми кросварке.

Известные ультразвуковые генераторы не обеспечивают работы с широкополосными электроакустическими преобразователями (1, 2).

Известен также ультразвуковой генератор с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные задающий генератор с независимым возбуждением, усилитель мощности и электроа кустический,широкополосный преобразователь, состоящий из отдельных элементарных преобразователей с различной резонансной частотой, и генератор модуляционного сигнала (3).

Недостатком известных генераторов является то, что они не обеспечивают высокой стабильности амплитуды механических колебаний рабочего инструмента и высокого к.п.д. из-за изменения собственных резонансных частот элементарных преобразователей в процессе эксплуатации. Происходит рассогласование частотных спектров генератора и широкополосного электроакустическото преобразователя.

Для повышения стабильности амплитуды механических колебаний в предлагаемом генераторе входная цепь одного из элементарных преобразователей с резонансной частотой, равной средней частоте спектра электроакустическото широкополосного преобразова5 теля, связана через усилитель-ограничитель с одним и через фазовращатель и второй усилитель-ограничитель с другим входами фазового детектора, выход которого через синхронный коммутатор подключен к входам

10 двух интеграторов, выходы которых через второй синхронный коммутатор подключены к одному входу сумматора, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с цепью управления частотой задающего гене15 ратора с независимым возбуждением, а выходы генератора модуляционного сигнала соединены с входами двух синхронных коммутаторов и с другим входом сумматора.

На чертеже представлена блок-схема опи

20 сываемого генератора.

Ультразвуковой генератор с частотной модуляцией состоит из задающего генератора 1 с независимым возбуждением, усилителя мощности 2, широкополосного электроакусти25 ческого преобразователя 3, например, мозаичного пьезокерамического, который состоит из нескольких элементарных преобразователей, образующих равномерный частотный спектр в некоторых пределах. Схема авто30 подстройки частоты включает усилптелп517328 ние одного из периодов один из интеграторов, например 9, подключен к выходу схемы суммирования 12, а его вход отключен от выходов фазового детектора 7. Одновремен5 но второй интегратор 10 отсоединен от входов схемы суммирования 12 и соединен с выходом фазового детектора 7. Таким образом, в течение этого периода на интеграторе 10 происходит интегрирование выходного налря0 жения фазового детектора 7, а выходное напряжение интегратора 9 сдвигает частотный спектр задающего генератора 1. В следующий период интеграторы 9 и 10 меняются ролями. ограничители 4 и 5, фазовращатель 6, фазовый детектор 7, который через синхронный коммутатор 8 подключен к двум идентичным интеграторам 9 и 10, выходы которых через синхронный коммутатор 11, управляемый генератором модуляционного сигнала, подключен к одному. из входов схемы суммирования

12, к другому входу которой подключен генератор 13. Выход схемы суммирования 12 подключен через усилитель 14 постоянного 1 тока к цепи управления частотой генератора

1 с независимым возбуждением.

Ультразвуковой генератор работает следующим образом.

Напряжение генератора 1 с определенным 15 частотным спектром, усиленное усилителем 2, подается на широкополосный преобразователь 3, являющийся нагрузкой усилителя 2.

С выходов одного из элементарных преобразователей, имеющего собственную резонанс. 20 ную частоту, равную середине частотного спектра,широкополосного преобразователя, напряжения, одно из которых пропорционально току, а другое в подводимому к преобразователю напряжению, подаются через уси- 25 литель-ограничитель 4 и 5, фазовращатель 6 на фазовый детектор 7, выходное напряжение которого интегрируется поочередно одним из интеграторов 9 или 10 в течение времени, равного периоду модуляционного сиг- 30 нала, и поочередно подается на вход суммы суммирования 12. В случае, когда частота, соответствующая середине частотного спектра генератора, равна собственной резонансной частоте рассматриваемого элементарного 35 преобразователя, выходное напряжение интеграторов равно нулю и на схему суммирования 12 в этих условиях подается толко модуляционный сигнал генератора 13.

При изменении собственных резонансных 40 частот элементарных преобразователей чаcTotHbIH спектр широко полосного преобразователя 3 сдвигается на определенную величину, и при этом выходное напряжение одного из интеграторов 9 и 10, по амплитуде 45 пропорциональное величине сдвига частотного спектра, а по знаку — соответствующее знаку ухода частотного спектра, складывается с напряжением генератора 13 и сдвигает частотный спектр задающего генератора 1 до 50 совпадения его со спектром широкополосного преобразователя 3.

Коммутаторы 8 и 11, управляемые генератором 13 модуляционного сигнала, служат для поочередного подключения интеграторов 55

9 и 10 к входу схемы суммирования 12 и выходу фазового детектора 7, так что в течеФ ор мул а из о бр ет ения

Ультразвуковой генератор с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные задающий генератор с независимым возбуждением, усилитель мощности и электроакустический широкополосный преобразователь, состоящий из отдельных элементарных преобразователей с различной резонансной частотой, и генератор модуляционного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды механических колебаний, входная цепь одного из элементарных, преобразователей с резонансной частотой, равной средней частоте спектра электроакустического широкоаолос ного преобразователя, связана через усили тель-ограничитель с одним и через фазовращатель и второй усилитель-ограничитель с другим входами фазового детектора, выход которого через синхронный коммутатор подключен к входам двух интеграторов, выходы которых через второй синхронный коммутатор подключены к одному входу сумматора, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с цепью управления частотой задающсго генератора с независимым возбуждением, а выходы генератора модуляционного сигнала соединены с входами двух синхронных коммутаторов и с другим входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при э кспертизе.

1. Лвт. св. Ne 313571, СССР, М. кл В 06В

1 00, 1970.

2. Лвт, с".. Хз 315476, СССР, М. кл. В 06В

1/00, 1963.

3. А. В. Донской и др. «Ультразвуковые электротехнические установки», «Энергия», 1969, стр. 168 — 169.

817328

Составитель В. Антипов

Техред Т. Курилко

Редактор С. Хейфиц

Корректор Л. Котова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1681/1 Изд. лй 1516 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5