Магнитострикционный преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1.758569 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 9 01 78 (21) 2568191/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 04 Я 15/00

Гасударственный комитет

СССР (53) УД К 534.232 (088.8) по делам изобретенкк и еткрытнй

Опубликовано 23 08 80. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.80 (72) Авторы изобретения

В. Б. Есиков, А. Я. Ивлиев и С. В. Петровых (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области технической акустики и может быть использовано при разработке преобразователей для ферроакустических устройств обработки информации.

Известны магнитострикционные преобразова5 тели, содержащие звукопровод, обмотки возбуждения, соединенные с соответствующими выходами формирователей импульсов тока, входы которых, в свою очередь, соединены с соответствующими отводами линии задержки, причем с целью расширения полосы рабочих частот обмотки возбуждения имеют разную длину (1).

Недостаток таких преобразователей состоит в том, что для возбуждения мощной ультразвуковой волны требуется большое количество формирователей импульсов тока.

Частично этот недостаток устраняется в известном преобразователе, где на звукопроводе и на линии задержки отражающие нагрузки и формирователи импульсов тока используются дважды, соответственно на обратном и прямом ходе ультразвукового импульса (2). Таким образом, количество формирователей импульсов тока по сравнению с предыдущими конструкци2 ями уменьшается в два раза. Однако для получения мощных ультразвуковых колебаний требуется еще довольно большое количество формирователей импульсов тока.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь, содержащий звукопровод с демпфером и последовательно соединенными обмотками возбуждения, охватывающими участки преобразования звукопровода и подключенными к формирователю импульсов тока, .З .

Недостаток этого преобразователя состоит в том,. что он имеет большие линейные размеры зоны преобразования, активная линия задержки формирует пачку импульсов, имеющих сильную температурную зависимость, так как длительности формируемых мультивибраторами импульсов очень близки, то возможны ложные срабатывания мультивибраторов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности преобразователя путем уменьшения длин зоны возбуждения..указанная цель достигается тем, что преобразователь снабжен коммутаторами с электронными

Счетный вход триггера 11 — 1 соединен с выходом логического элемента 14. Выход триггера 11 — 4 "Г соединен со входом логического элемента 13, выход 11 — 4 "0" соединен со входом "установка 1" триггера 11 — 4. Оба входа логического элемента 12 соединены вместе,. и к ним подсоединены переменный резистор регулировки частот R 16 и конденсатор С.

Выход логического элемента 12 соединен со входом логического элемента 13 и с другим концом R 16. Выход логического элемента 13 подключен ко входам логического элемента 14 и конденсатору С. Формирователь импульсов тока 4 состоит из предварительного усилителя, выполненного на транзисторе КТ 911 А, и оконечного усилителя тока на транзисторе КТ

909 А, нагрузкой которого являются распределенные обмотки 2 — 1 — 2 — 6 магнитострикционного преобразователя. Коммутатор 7 с электронными ключами 6 — 1 — 6 — 8 служит для шунтирования в определенные моменты времени дополнительных замыкающих обмоток 5 — 1

5--8.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче положительного тактового им. пульса через логический элемент 15 на установогные входы счетных триггеров 11 — 1, 11 — 2, 11-3, 11 — 4, пересчетная схема, выполненная на этих триггерах, устанавливается в исходное состояние. Положительный потенциал с выхода

3 . 75856 ключами, дополнительными замыкающими обмотками, охватывающими те же участки звукопровода, что и обмотки возбуждения, причем расстояние между любыми двумя соседними участками преобразования одинаково по длине звукопровода, управляющие выходы коммутатора соединены с соответствующими замыкающими обмотками, а выход задающих импульсов пачки коммутатора соединен со входом формирователя импульсов тока. 1О

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема предлагаемого магнитострикционного преобразователя; на фиг. 2— один из вариантов электронного коммутатора.

Устройство содержит магнитострикционный звукопривод 1 с участками возбуждения, последователыго соединенные распределенные обмотки возбуждения 2 — 1 — 2 — 8, демпфер 3, формирователь импульсов тока 4, дополнительные замыкающие обмотки 5 — 1 — 5 — 8, электронные ключи 6 — 1 — 6 — 8, коммутатор 7, коллекторные сопротивления R 8 — 1-8 — 8, логические элементы 2И-НЕ с повышенной пагрузочной способностью 9 — 1 — 9 — 8, логические элементы ЗИНЕ 10 — 1 — 10 — 8, счетные триггеры 11 — 1 — 11-4, 25 логические элементы 2И-НЕ 12, 13, 14, 15, переменный резистор регулировки частоты 16 и емкость генератора импульсов С.

Коммутатор состоит из трех составных частей: дсшифратора, двоичного чстырсхразрядного счетчика, генератора импульсов и инвертора.

В дешифратор входят схемы совпадения на три входа и состоят из элементов: 19, 10.. Двоичный чстырехразрядпый счетчик выполнен на счетных триггерах 11 — 1 — 11 — 4. Генератор импульсов состоит из двух логических элементов

12, 13 с емкостной положительной связью и нормирующего инвертора, выполненного на логическом элементе 14. Инвсртор выполнен на логическом элементе 2И-НЕ 15. Стрелкой по4О казано направление распространения мощного ультразвукового импульса в звукопроводс 1.

Количество обмоток возбуждения может быть другим и выбирается в зависимости от величины требуемой акустической мощности ультра- 45 звуковых колебаний на выходе преобразователя.

Элсктронныс ключи 6 — 1 — 6 — 8 выполнены на параллельно включенных импульсных германиевых диодах, имеющих малое динамическое сопротивление. При импульсном токе порядка

40.mQ, протекающем через параллельно включенные диоды, сопротивление перехода может быть около 1 Ома. В качестве электронных ключей можно использовать и другие элементы, обладающие малым динамическим сопротивле55 нием и требуемыми частотными характеристиками.

Параллельно обмоткам 5 — 1 — 5 — 8 включены электронные ключи, представляющие собои шун9 4 тирующие диоды 6 — 1 — 6 — 8. ПРавые концы обмоток соединены с источником питания 5 В (на чертеже нс показан). Левые концы обмоток 5 — 1 — 5 — 8 соединены соответственно с комплекторными сопротивлениями R 8 — 1—

R 8-8. Коллекторные сопротивления R 8-1—

R 8 — 8 подсоединены к выходам соответствующих логических элементов 9 — 1 — 9 — 8 с повышенной нагрузочкой способностью. выход счетного триггера 11 — 1 "1" соединен со входами логических элементов 10 — 2, 10 — 4, 10 — 6, 10 — 8, а также со счетным входом триггера

11 — 1. Выход счетного триггера 11 — 2 "1" соединен со входами. логических элементов 10 — 3, 10 — 4, 10 — 7, 10 — 8 и со счетным входом триггера 11 — 3. Выход счетного триггера 11 — 2 "0" соединен со входами логических элементов

10 — 1, 10 — 2, 10 — 5, 10 — 7 и со входом "установка 1" триггера 10 — 2. Выход триггера 11 — 3

"1" соединен со входами 10 — 5, 10 — 6, 10 — 7, 10 — 8 и со счетным входом триггера 11 — 4.

Выход триггера 12 — 3 "0" соединен со входами схем 10 — 1, 10 — 2, 10 — 3, 10 — 4 и со входом

"установка 1" триггера 11 — 3. Входы "установка 0" счетных триггеров 11 — 1, 11 — 2, 11 — 3, 11 — 4 соединены со входом инвсртора 15, на вход которого подаются импульсы тактовой частоты, счетного триггера 11--4 "1" поступает на вход логического элемента 13 2И-НЕ, входящего в состав схемы генератора импульсов. Генератор импульсов, собранный на двух логических элементах 2И-HE 12 и 13 начинает выдавать импульсы, длительность и частота которых определяется постоянной цепи Rlб,,С и может регулироваться Рlб. Через логический элемент

14 положительные импульсы подаются на счетный вход триггера 11 — 1, входящего в схему счетчика. Двоичный четырехразрядный счетчик, выполненный на триггерах 11 — !, 11 — 2, 11 — 3, 1.1 — 4, совместно со схемой дешифратора, которая состоит из восьми трехвходовых схем совпадения, позволяет выделять последовательно на выходах логических элементов 9 — 1 — 9 — 8 импульсы от первого до восьмого. Для обеспечения синхронной работы электронных ключей коммутатора 7 и формирователя импульсов тока 4 пачка из восьми-импульсов берется непосредственно с выхода триггера ll — 1. Эта пачка подается на вход формирователя импульсов тока, с выхода которого на последовательно соединенные обмотки 2 — 1 — 2 — 8 подаются мощные импульсы тока. Этим самым достигается не только синхронная работа этих двух узлов, но и исключается необходимость введения дополнительного формирователя пачки импульсов, 8569 6 ратурнал нестабильность при этом по крайней мере в 2 раза ниже, чем у активной линии задержки, а ложные срабатывания вообще отсутствуют.

Таким образом, дополнительные обмотки закрываются последовательно от 5 — 1 до 5 — 8 и тем самым обеспечивают последовательное возбуждение ультразвуковых импульсов соответственнопод обмотками от 2 — 1 до 2 — 8.

В результате на выходе преобразователя появляется мощный ультразвуковой импульс, окружечный с каждой стороны маломощными ультразвуковыми импульсами, амплитуда которых. в десятки раз меньше основного. Величина помехи существенно зависит от величины сопротивления ключей 6 — 1 — 6 — 8 в открытом состоянии. Так сопротивление ключей в открытом состоянии порядка 0,5 Ома обеспечивает отношение сигнал/помеха по магнитоупругому считыванию 20, тогда как магнитострикционный преобразователь по прототипу, имеющий 8 звеньев, имеет отношение сигнал/помеха 8.

Длина зоны преобразования предлагаемого преобразователя в 5 раз меньше длины зоны преобразования прототипа. Преимущество предлагаемого преобразователя состои также в том, что у него значительно меньше индуктивная нагрузка на формирователь 4.

С логических элементов 9 — 1 — 9 — 8, 10

ЗИ-HE и 15 2И-НЕ, сигналы в определенной ко30 довой последовательности через электронные ключи 6 — 1 — 6 — 8 поступают на дополнительные обмотки 5 — 1 — 5 — 6. При соответствующей комбинации потенциалов, снимаемых с выходов триггеров пересчетной схемы, на входах схем совпадения в данный момент положительный импульс будет появляться только на входе одного канала, и таким образом закрыт только один электронный ключ, а все остальные открыты (замкнуты). Например, первый импульс появится на выходе логического элемента 9 — 1 в момент, когда на входах логического элемента 10 — 1 появятся одновременно три положительных потенциала, снимаемых с тех разрядов счетчика, которые соответствуют двоичной ком- 45 бинации 000, и т.д. После того, как появится восьмой импульс, положительный потенциал, снимаемый с четвертого разряда счетчика, сме- . нится на отрицательный и генератор импульсов прекратит работу.

5Î

В случае создания пачки импульсов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, более надежен способ формирования с помощью схемы коммутатора. При этом используется только часть схемы коммутатора: генератор импульсов и один разряд счегчика.

Настройка осуществляется только подбором нужной частоты енератора импульсов. ТемпеФормула изобретения

Магнитострикционный преобразователь, содержащий звукопровод с демпфером и последовательно соединенными обмотками возбуждения, охватывающими участки преобразования звукопровода и подключенными к формирователю импульсов тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности путем уменьшения длины зоны возбуждения, он снабжен коммутатором с электронными ключами дополнительными замыкающими обмотками, охватывающими те же участки звукопровода, что и обмотки, причем расстояние между любыми двумя соседними участками преобразования одинаково rro длине звукопровода, управляющие выходы коммутатора соединены с соответствующими замыкающими обмотками, а выход задающих импульсов пачки коммутатора соединен со входом формирователя импульсов тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 272363, кл. Н 04 R 15/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР N 534889, кл. Н 04 R 15/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР N 477561, кл. Н 04 R 15/00, 1975.

758 569 и злеманец 4 я умнтроннмм клюева и фие. Z

Составитель В. Валуев

Техред А. Куликовская

Редактор В. Фельдман

Корректор А Гриценко

Заказ 5656/52

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 729 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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