СПОСОБ КОНТРОЛЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЕМКОСТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к области акустических измерений, основанных на бесконтактных методах возбуждения и приема ультразвуковых колебаний.

В настоящее время емкостные преобразователи находят широкое применение в установках для прецизионного измерения акустических параметров материалов. Это обусловлено их широкополосностью как в режиме излучения, так и в режиме приема. Основной характеристикой, определяющей точность измерений с помощью емкостных преобразователей, является стабильность их чувствительности. В авт. св. N 1518777, N 1404925, описаны способы и устройства, обеспечивающие абсолютные измерения чувствительности преобразователей в режиме излучения и приема, заключающиеся в том, что аттестуемый преобразователь располагается на оптически прозрачной призме, а ультразвуковые колебания, излучаемые или принимаемые преобразователем измеряют с помощью лазерного интерферометра. Описанные устройства позволяют с высокой точностью определить параметры преобразователей, однако не обеспечивают контроль и стабилизацию их чувствительности в процессе работы.

Ближайшим аналогом является решение, описанное в статье А.Н. Бондаренко, В.А. Луговой, А.И. Кондратьев "Тонкопленочный самоустанавливающийся емкостный преобразователь ультразвуковых сигналов", журнал "Приборы и техника эксперимента", 1988 г., стр. 197-199. Суть решения заключается в следующем:
- образец устанавливают в корпусе емкостного преобразователя, а затем с помощью винта прижимают контрэлектрод с твердым диэлектриком до соприкосновения с поверхностью образца;
- создают акустические колебания в образце;
- измеряют параметры акустических колебаний абсолютным методом, например, лазерным интерферометром;
- измеряют параметры акустических колебаний аттестуемым преобразователем;
- путем сопоставления результатов измерений абсолютным методом и емкостным преобразователем определяют его чувствительность;
- изменяя расстояние между образцом и контрлектродом, устанавливают требуемую чувствительность.

Недостатком описанного решения является то, что по данному способу невозможен контроль и подстройка чувствительности непосредственно в процессе работы емкостного преобразователя.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности измерений путем контроля и стабилизации чувствительности емкостных преобразователей непосредственно в процессе работы.

Цель достигается тем, что в способе контроля и стабилизации чувствительности, заключающемся в создании колебаний контрэлектрода преобразователя, выделяют колебания контрэлектрода и регулируют поляризующее напряжение в зависимости от их характерных параметров.

Существенность отличий способа заключается в том, что несмотря на известность создания колебаний контрэлектрода (см., например, статью Дробота Ю.Б. , Кондратьева А.И, Лугового В.А. "Возбуждение коротких упругих импульсов емкостным методом". Дефектоскопия, 1985 г., N 3), а также зависимости чувствительности емкостного преобразователя от поляризующего напряжения (см. там же) впервые используют колебания контрэлектрода для управления поляризующим напряжением).

На фиг. 1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ.

Емкостной преобразователь по фиг.1 содержит контролектрод 1 с диэлектрической пленкой П, второй электрод 2, в качестве которого используется образец. Оба электрода подключены к источнику поляризующего напряжения 3, генератору электрических сигналов 4 и устройству выделения колебаний контрэлектрода 5. Устройство выделения колебаний соединено обратной связью с источником поляризующего напряжения. В качестве источника поляризующего напряжения 3 может быть использован любой стандартный выпрямитель с внешним управлением (например, Б5-50) с достаточным выходным напряжением.

В качестве генератора 4, в режиме излучения, используется генератор, предназначенный для возбуждения ультразвуковых колебаний в образце 2. В режиме приема, можно использовать в качестве генератора, например, генератор типа Г5-63. Возможная схема реализации устройства выделения колебаний 5 показана на фиг. 2. Устройство состоит из входной цепи организованной элементами С, R, Д₁, Д₂, служащей для предотвращения от перегрузок, устройства выборки хранения 6 (УВХ), выполненного, например, на базе микросхемы 1100СК2, дифференциального усилителя 7, выполненного, например, на базе микросхемы 0544УД1. В процессе контроля и настройки чувствительности к устройству подключается осциллограф 8 типа С1-99.

Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя (фиг. 1) реализуется следующим образом.

С помощью генератора 4 возбуждают колебания контрэлектрода 1, установленного на образце 2. Преобразованные емкостным преобразователем в электрический сигнал колебания контрэлектрода поступают на устройство выделения колебаний 5. Контроль чувствительности осуществляется по характерному параметру этого сигнала (например, по значению амплитуды сигнала в заданной точке). При отклонении характерного параметра от заданного значения вырабатывается сигнал обратной связи, поступающий на источник поляризующего напряжения 3, напряжение на выходе которого автоматически регулируется таким образом, чтобы этот сигнал обращался в нуль. Таким образом, производится стабилизация чувствительности емкостного преобразователя в процессе работы.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность акустических измерений путем исключения случайных и систематических составляющих погрешностей, обусловленных нестабильностью чувствительности емкостных преобразователей.

Изобретение относится к области акустических измерений, основанных на бесконтактных методах возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. С помощью генератора возбуждают колебания контрэлектрода, установленного на образце. Преобразованные емкостным преобразователем в электрический сигнал колебания контрэлектрода поступают на устройство выделения колебаний. Контроль чувствительности осуществляется по характерному параметру этого сигнала, например, по значению амплитуды сигнала в заданной точке. При отклонении характерного параметра от заданного значения вырабатывается сигнал обратной связи, поступающий на источник поляризующего напряжения, напряжение на выходе регулируется таким образом, чтобы данный сигнал обращался в нуль. Таким образом производится стабилизация чувствительности емкостного преобразователя в процессе его работы, повышается точность измерений путем исключения случайных и систематических составляющих погрешностей. 2 ил.

Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя, заключающийся в создании колебаний контрэлектрода преобразователя, отличающийся тем, что в процессе работы выделяют колебания контрэлектрода и регулируют поляризующее напряжение в зависимости от их характерных параметров.