Устройство для определения амплитуд-ho-частотных характеристик обратимыхпреобразователей

 

О П И C А Н И Е (»)832786

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Соцмалистическмк

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.07.79 (21) 2801947/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 04 R 29/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 534.232 (088.8) Опубликовано 23.05.81. Бюллетень №19

Дата опубликования описания 28.05.81

IIo делам изовретеиий и открытий (72) Автор изобретения

В. М. Тимофеев (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАТИМЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения характеристик обратимых преобразователей, например пьезоэлектрических или магнитострикционных.

Известны измерители амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) преобразователей, в которых возбуждение преобразователя осуществляется за счет преобразования электрического сигнала в механический самим преобразователем.

Эти устройства используют импульсное возбуждение, поскольку как импульс возбуждения, так и сигнал реакции преобрааователя следует по одному каналу — кабелю, соединяющему преобразователь с измерительной аппаратурой. С их помощью осуществляется проверка преобразователей в процессе их эксплуатации на объекте измерения (1).

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения амплитудно-частотных характеристик обратимых преобразователей, содержащее генератор электрических импульсов, к первому выходу которого подключены последователь2 но соединенные усилитель-ограничитель, два сумматора и анализатор спектра, а ко второму выходу — один вход первого формирователя импульсов, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, второй формирователи импульсов, выходом подключенный ко второму входу второго сумматора (2) .

Недостаток устройства заключается в расширении ограниченного остатка импульса возбуждения до величины, превышающей

1о максимальную длительность импульса. Первый и второй формирователи импульсов формируют импульсы неизменной длительности.

Это обеспечивает качественную компенсацию остатка импульса возбуждения, но, с другой стороны, при контроле высокочастот ных преобразователей используются импульсы малых длительностей (от 2 мкс) и несколько первых периодов отклика преобразователя утрачиваются, что приводит к снижению отношения сигнал/помеха. Первые периоэ, ды имеют наибольшую амплитуду и потеря их крайне нежелательна.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости путем повышения отношения сигнал/шум.

832786

Зта цель достигается тем, что в устройство введены две линии задержки и дифференцирующая цепь, выход которой подключен к входу первой линии задержки, один выход которой подключен ко второму входу первого формирователя импульсов, а второй выход соединен с первым входом второго формирователя импульсов, второй вход которого через вторую линию задержки подключен ко второму выходу генератора электрических импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения АЧХ обратимых преобразователей; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие процесс выделения отклика исследуемого преобразователя; на фиг. 3 — 7 — экспериментальные осциллограммы.

Устройство содержит генератор 1 импульса возбуждения, к основному выходу которого подключены исследуемый преобразователь 2 и соединенные последовательно усилитель-ограничитель 3, первый сумматор 4, второй сумматор 5 и анализатор 6 спектра. К дополнительному (синхронизирующему) выходу генератора 1 подключен первый формирователь 7 импульсов, непосредственно и через вторую линию 8 задержки — второй формирователь 9 импульсов, К выходу усилителя-ограничителя 3 подключены соединенные последовательно дифференцирующая цепь 10 и первая линия 11 задержки, выходы которой подключены к управляющим входам первого и второго формирователей импульсов.

Устройство работает следующим образом. !

На входе усилителя-ограничителя 3 и первой дифференцирующей цепи 10 присутствует импульс возбуждения и следующий после его окончания отклик преобразователя 2. Усилитель-ограничитель ограничивает импульс возбуждения на уровне, в 1,1—

2 раза превышающем максимальную амплитуду отклика. При этом отклик преобразова- 4о теля линейно усиливается (фиг. 2, где кривая 12 изображает суммарный сигнал на входе усилителя-ограничителя и дифференцирующей цепи, а кривая 13 — выходной сигнал усилителя-ограничителя) . Так как

45 амплитуда импульса возбуждения на 2 — 3 порядка превышает максимальную амплитуду отклика преобразователя, то результатом дифференцирования суммарного сигнала становятся два импульса, являющиеся результатом дифференцирования фронтов 50 импульса возбуждения (кривая 14) . Задержанные импульсы (кривые 15 и 16), соответствующие результату дифференцирования заднего фронта (спада) импульса возбуждения являются управляющими для первого и второго формирователей импульсов, С их помощью осуществляется возврат формирователей в исходные состояния.

Время задержки импульса, подаваемого на управляющий вход первого формирователя, равно времени задержки суммарного сигнала в усилителе-ограничителе, а время задержки импульса, подаваемого на вход второго формирователя — времени задержки этого сигнала в тракте усилитель-ограничитель — первый сумматор. Управляющие входы формирователей подключены к различным отводам первой линии задержки.

Вторая линия задержки включена с целью времени задержки суммарного сигнала в первом сумматоре. Выходной импульс первого формирователя (кривая 17) подается на первый сумматор в фазе с ограниченным остатком импульса возбуждения. Остаток импульса возбуждения в выходном сигнале первого сумматора (кривая 18) оказывается нормированным параметром выходного импульса первого формирователя. Для этого необходимо, чтобы коэффициент усиления этого сумматора по входу нормирующего импульса был больше, чем по входу суммарного сигнала. Формируемый вторым формирователем компенсирующий импульс (кривая 19) подается на второй сумматор в противофазе с нормированным остатком импульса возбуждения. В выходном сигнале второго сумматора (кривая 20) остаток импульса возбуждения оказывается скомпенсированным.

Отклик преобразователя подается на анализатор спектра.

Длительность нормированного остатка импульса возбуждения в устройстве определяется не максимально возможной, а реальной длительностью этого импульса. Это приводит к более полному выделению отклика и, как следствие, к повышению отношения сигнал/помеха. Принудительный возврат формирователей нормирующего и компенсирующего импульсов в исходные состояния позволяет повысить качество компенсации импульса возбуждения, что также повышает, отношение сигнал/помеха.

На осциллограмме (фиг. 3) представлен суммарный сигнал в виде отрицательного импульса возбуждения и следующего его окончания биполярного отклика амплитудой около 1,5 В. Здесь и далее показан только небольшой начальный участок отклика. На осциллограмме (фиг. 4) показан выходной сигнал усилителя-ограничителя. Импульс возбуждения ограничен на уровне, в

1,4 раза превышающем максимальную амплитуду отклика. Нормирующий и компенсирующий импульсы имеют одинаковые параметры (длительность 3,8 мкс, амплитуда

5 В) и показаны на осциллограмме (фиг. 5).

Отклик с нормированным остатком импульса возбуждения показан на осциллограмме (фиг. 6), а выделенный отклик — на осциллограмме (фиг. 7). Амплитуда выделенного отклика равна 12 В. Усилитель-ограничитель

832786 и оба сумматора осуществляют линейное усиление отклика.

Предлагаемое устройство может быть использовано в целях повседневной оперативной проверки состояния закрепленного на объекте измерения преобразователя. По текущей амплитудно-частотной характеристике могут быть определены жесткость закрепления преобразователя на объекте, изменение коэффициента преобразования, нарушения целостности преобразователя и кабельной линии, а также другие характеристики.

Устройство может также быть использовано для контроля преобразователей в процессе их изготовления, при проведении проверки и при отработке новых конструкций. 1з

Формула изобретения

Устройство для определения амплитудно-частотных характеристик обратимых преьо образователей, содержащее генератор электрических импульсов, к первому выходу которого подключены последовательно соединенные усилитель-ограничитель, два сумматора и анализатор спектра, а ко второму выходу — один вход первого формирователя импульсов, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, второй формирователь импульсов, выходом подключенный ко второму входу второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем повышения отношения сигнал/шум, в него введены две линии задержки и дифференцирующая цепь, выход которой подключен к входу первой линии задержки, один выход которой подключен ко второму входу первого формирователя импульсов, а второй выход соединен с первым входом второго формирователя импульсов, второй вход которого через вторую линию задержки подключен ко второму выходу генератора электрических импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 663131, кл. Н 04 R 29/00, 1977.

2. Тимофеев В. М. Контроль исправности закрепленных на объекте пьезоэлектрических измерительных преобразователей.

«Дефектоскопия», 1979, № 1, с. 56.

832786 фиг. б

Составитель И. Попова

Редактор T. Кугрышева Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 3478/55 Тир аж 598 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская чаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4