УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2006 года по МПК B06B1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к промышленной электронике, преимущественно к технике электропитания технологических ультразвуковых устройств (ультразвуковых трансдукторов).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Особенностью технологических ультразвуковых устройств, например ультразвуковых трансдукторов, является изменение собственной частоты, обусловленное как спецификой их устройства, так и условиями эксплуатации. Эффективность такого рода резонансных приемников электрической ультразвуковой мощности практически полностью определяется точностью настройки генератора на собственную частоту приемника, то есть обеспечением резонанса.

Известные генераторы этого назначения содержат силовую (далее - сильноточную) цепь с возможностью генерации и передачи в приемник электрической ультразвуковой мощности и управляющую (далее - слаботочную) цепь с задачей обеспечения указанного резонанса.

Сильноточная цепь включает усилитель мощности, как правило, с возможностью работы в ключевом режиме, имеющий вход управления режимом. Сильноточная цепь снабжена схемой согласования с резонансным приемником, собранной из реактивных элементов. Необходимым элементом сильноточной цепи является датчик сигнала, по которому выполняется настройка резонанса. В случае выполнения резонансного приемника в виде параллельного резонансного контура таким датчиком служит датчик напряжения на входе контура. Генератор представляет самостоятельное устройство; для подключения к приемнику сильноточная цепь снабжена соответствующим разъемом.

Помимо отмеченных общеупотребительных признаков, аналоги заявляемого изобретения [1-7] содержат в сильноточной цепи управляемый сильноточный ключ, например электронный. В большинстве случаев [1-6] этот ключ работает на частоте генерации, обеспечивая возбуждение приемника. По существу, в этих случаях сильноточный ключ является элементом усилителя мощности с возможностью работы в ключевом режиме. Схема его управления должна выполнять задачу автоматической подстройки частоты генерации на собственную частоту резонансного приемника, что и имеет место в [1-5]. Однако при этом собственная частота приемника не измеряется непосредственно, что приводит к погрешности в настройке резонанса.

В аналоге [7] сильноточный ключ размыкает сильноточную цепь и соединяет трансдуктор с амплитудным детектором эхо-сигнала. Задача измерения собственной частоты трансдуктора при этом не ставится, и подстройка частоты генерации на резонанс не производится.

Наиболее близкими аналогами являются способ [8] и способ и устройство [9].

Согласно способу [8] с целью подстройки частоты генерации на резонанс вводят паузы в работу устройства, во время которых измеряют сигнал в виде начальной амплитуды свободных затухающих колебаний тока резонансного приемника и подстраивают частоту из условия достижения максимума сигнала. Описанное устройство содержит ключи в сильноточной и слаботочной цепях и устройство запоминания упомянутой амплитуды, выход которого соединен со входом экстремального регулятора, осуществляющего установление резонансной частоты. Существенно, что оба ключа выполнены как нормально разомкнутые и с началом паузы одновременно замыкаются. При этом сильноточным ключом выход генератора и, соответственно, вход приемника закорачиваются. Данный способ и реализующее его устройство обладают недостатками. Это техническое решение применимо лишь по отношению к приемнику, выполненному как последовательный колебательный контур, в то время как большинство из них выполняются как параллельные колебательные контуры. Известно, что идеальный последовательный колебательный контур на частоте резонанса обладает нулевым импедансом и, следовательно, закорачивает выход питающего генератора. В этом случае генератор должен быть выполнен как источник тока, что значительно усложняет устройство. Кроме того, при закорачивании приемника в начальную амплитуду тока дает вклад энергия, запасенная в реактивных элементах, не входящих в колебательный контур приемника. Величина этого вклада зависит от фазы генерируемых колебаний, соответствующей моменту закорачивания, то есть является произвольно меняющейся в различных паузах. Таким образом, сигнал, по максимуму которого осуществляют подстройку частоты, не адекватен задаче. Это порождает погрешность подстройки. Наконец, сама операция подстройки осуществляется как пошаговая с последовательным приближением к резонансной частоте. Для выполнения каждой такой операции требуется определенное количество пауз, что снижает производительность устройства.

Согласно способу и устройству [9] также периодически прекращают подачу колебаний на приемник и измеряют его собственную частоту и амплитуду, для чего слаботочная цепь содержит средство измерения собственных механических колебаний преобразователя, амплитудный компаратор и блок памяти. Однако с блоком памяти соединен выход амплитудного компаратора, что используется для регулировки амплитуды, управления режимом обработки объекта и не имеет отношения в регулировке частоты. Для регулировки частоты указанное средство измерения своим выходом соединено со входом системы автоматической подстройки частоты, выход которой соединен со входом генератора. В описании отмечено, что автоматическая подстройка частоты осуществляется непрерывно, по известному методу.

Из недостатков этого технического решения существенен следующий. Известные методы автоматической подстройки частоты, как уже отмечалось, неэффективны, так как не решена проблема формирования сигнала, адекватного задаче. В данном случае это обусловлено тем, что упомянутое средство измерения, при завершении процедуры автоматической подстройки, регистрирует собственную частоту сложной резонансной системы, включающей помимо резонансного контура также и все иные реактивные элементы сильноточной цепи. Эта частота, что очевидно, отличается от собственной частоты резонансного приемника, например, электромеханического колебательного контура трансдуктора. Резонанс генератора с приемником не достигается.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ультразвуковой трансдуктор как приемник высокочастотной мощности обладает следующей спецификой. Потребителем мощности является электромеханический колебательный контур трансдуктора; наибольшая эффективность достигается при резонансе генерируемых колебаний с собственной частотой электромеханического контура. Однако на частоте этого резонанса трансдуктор, как приемник, характеризуется реактивным сопротивлением: емкостным - в случае пьезоэлектрического трансдуктора и индуктивным - в случае магнитострикционного. Это является следствием того, что только часть собственного электрического реактивного элемента трансдуктора участвует в образовании электромеханического колебательного контура. Эта часть характеризуется соответствующим коэффициентом: коэффициентом электромеханической связи в первом случае и коэффициентом магнитомеханической связи - во втором. Эти коэффициенты являются справочными величинами и, в зависимости от активных материалов (соответственно, пьезокерамик или магнитострикторов), лежат в пределах 0,2-0,45. Схемно выделить эту часть для того, чтобы регистрировать ее ток или падение напряжения с последующим использованием для определения частоты резонанса, невозможно.

Проблема обостряется тем, что величины этих коэффициентов подвержены температурному дрейфу и зависят от усилия сжатия и, следовательно, неконтролируемо изменяются в процессе эксплуатации. Вместе с этим так же изменяется и собственная частота электромеханического контура. Сигнал же рассогласования (любого вида), по необходимости, формируют с участием общей величины электрического реактивного элемента трансдуктора, так что он не содержит информации об указанных обстоятельствах и не является пропорциональным величине рассогласования частот, то есть не является адекватным решаемой задаче. В уровне техники эта проблема пока не нашла решения.

Замысел изобретения состоит в том, что непосредственно измеряют собственную частоту резонансного приемника, например, электромеханического контура, и обеспечивают генерацию мощности точно на этой частоте, без какой-либо дополнительной подстройки. Собственную частоту измеряют в виде частоты свободных затухающих колебаний на входе приемника, отключенного от генератора на время, необходимое для измерения. Отключение производят по сигналу с амплитудного компаратора, сравнивающего сигнал с датчика напряжения на входе трансдуктора с минимальным заданным напряжением. В данном случае снято требование пропорциональности величины этого сигнала величине рассогласования частот, то есть требование адекватности сигнала. Его назначение - быть стартовым сигналом для производства измерения частоты.

Технический результат, получаемый во всех случаях, состоит в достижении точного резонанса генератора с резонансным приемником, например, с электромеханическим контуром трансдуктора, и, как следствие, в достижении максимальной эффективности трансдуктора.

1. Замысел реализован в следующем устройстве. Генератор включает сильноточную цепь с возможностью ее подключения к приемнику, например, к трансдуктору, с помощью разъема и управляющую (слаботочную) цепь.

Сильноточная цепь содержит усилитель мощности с возможностью работы в ключевом режиме, имеющий вход управления режимом. Содержит также управляемый сильноточный ключ, например, электронный, имеющий вход управления, и датчик напряжения, имеющий выход сигнала.

Слаботочная цепь своим входом соединена с выходом сигнала датчика напряжения и содержит:

- слаботочный управляемый ключ, например, электронный, имеющий входы управления замыканием и размыканием;

- устройство измерения частоты свободных затухающих колебаний приемника

(частотомер), состоящее из имеющего вход счетчика, а также таймера и запоминающего устройства (регистра-защелки), имеющих свои выходы;

- имеющий вход амплитудный компаратор с возможностью получения на выходе сигнала при достижении равенства между напряжением с выхода сигнала датчика напряжения и минимального заданного напряжения;

- средство управления режимом усилителя мощности в виде генератора, управляемого напряжением (ГУН'а), имеющего входы частотной модуляции и регулировки коэффициента заполнения и выход прямоугольного напряжения.

При этом выход сигнала с датчика напряжения соединен со входом амплитудного компаратора, выход которого соединен с управляющим входом сильноточного ключа. Выход датчика напряжения соединен также со входом счетчика частотомера, а выход регистра-защелки частотомера соединен со входом частотной модуляции ГУН'а, выход прямоугольного напряжения которого соединен со входом управления режимом усилителя мощности, чем и оканчивается слаботочная цепь.

Указанные признаки в эквивалентной форме являются общими с признаками наиболее близких аналогов [8 и 9] заявляемого изобретения.

Заявленный генератор отличается тем, что сильноточный ключ выполнен как нормально замкнутый с возможностью его размыкания по сигналу с амплитудного компаратора и последующего замыкания по сигналу с таймера частотомера, датчик напряжения размещен между сильноточным ключом и разъемом, а между выходом датчика напряжения и входом счетчика частотомера дополнительно размещен слаботочный ключ. Он выполнен как нормально разомкнутый с возможностью инверсного срабатывания относительно срабатывания сильноточного ключа. При этом вход управления сильноточного ключа дополнительно соединен с выходом таймера частотомера, а входы управления слаботочного ключа соединены с выходами амплитудного компаратора и таймера частотомера.

Изложенная совокупность признаков обеспечивает получение заявленного технического результата во всех случаях.

2. В частном случае, в условиях возможного уменьшения добротности резонансного приемника, например, вследствие повышения механической нагрузки трансдуктора, проявляется зависимость амплитуды напряжения первой гармоники на выходе датчика напряжения от добротности без отклонения частоты генерации от резонанса. В этом случае необходимо поддерживать указанную амплитуду для выполнения требования адекватности сигнала.

Технический результат в этом частном случае заключается в устранении зависимости амплитуды напряжения первой гармоники на выходе датчика напряжения от добротности резонансного приемника.

Этот технический результат реализуется в выше описанном генераторе со следующими дополнениями:

- сильноточная цепь дополнительно содержит фильтр нижней частоты, размещенный между усилителем мощности и сильноточным ключом;

- амплитудный компаратор выполнен с возможностью дополнительного получения на его втором выходе разности между максимальным заданным напряжением и напряжением с датчика напряжения;

- при этом указанный второй выход амплитудного компаратора соединен со входом регулировки коэффициента заполнения ГУН'а.

4. В частном случае возможного выхода собственной частоты резонансного приемника за установленные пределы, предписанные требованиями на частоты, разрешенные в технологии, возникает требование прекращения генерации при возникновении указанного выхода.

Технический результат в этом частном случае состоит в прекращении генерации на частоте, вышедшей за установленные пределы, предписанные требованиями на частоты, разрешенные в технологии, с возможностью возобновления генерации.

Этот технический результат реализуется в основном варианте генератора, содержащем источник питания сильноточной цепи, снабженный входами оперативного выключения и повторного включения, со следующими дополнениями. Слаботочная цепь дополнительно содержит:

- компаратор частоты с возможностью задания установленных частотных пределов;

- таймер повторного включения;

- при этом вход компаратора частоты соединен с выходом регистра-защелки частотомера, выход компаратора частоты - с упомянутым входом оперативного выключения и со входом таймера повторного включения, а выход таймера повторного включения - с упомянутым входом повторного включения.

4. В частном случае возможной аварийной ситуации в резонансном приемнике возникает требование аварийного выключения и выдачи сигнала аварии.

Согласно данному предложению аварийную ситуацию идентифицируют по признаку устойчивого выхода собственной частоты резонансного приемника за установленные пределы. Реакцию в виде этого признака проявляют все виды повреждений в приемнике, в том числе обрывы, короткие замыкания, разрушения активного элемента электромеханического контура, запредельная механическая нагрузка трансдуктора.

Технический эффект в этом частном случае состоит в выключении силовой цепи вместе с ее источником питания при любом виде аварии в резонансном приемнике.

Этот технический результат реализуется в описанном генераторе, где источник питания сильноточной цепи снабжен входом аварийного выключения, а слаботочная цепь - устройством аварийной сигнализации и отличается тем, что слаботочная цепь дополнительно содержит счетчик совпадений следующих подряд без пропуска совпадений замыкания слаботочного ключа и оперативного выключения с возможностью выдачи на его выходе сигнала аварийного выключения по достижении заданного числа совпадений, при этом входы счетчика совпадений соединены со входом управления слаботочного ключа и с выходом компаратора частоты, а выход счетчика совпадений - со входом аварийного выключения и устройства аварийной сигнализации.

5. В частном случае повышенных требований на стабильность и помехозащищенность ультразвукового генератора слаботочная цепь частично выполняется в цифровом варианте.

Технический результат в этом частном случае состоит в повышении стабильности и помехозащищенности генератора.

Этот технический результат достигается тем, что слаботочная цепь содержит микропроцессорную систему, включающую микропроцессор, оперативную память и интерфейсы, в виде аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Микропроцессорная система программируется с возможностью выполнения функций амплитудного компаратора, слаботочного ключа, частотомера с таймером и регистром-защелкой, компаратора частоты, таймера повторного включения и счетчика совпадений. Блок-схема программы полностью аналогична блок-схеме устройства. Система имеет аналоговые вход и выходы сигналов выполнения указанных функций, при этом вход соединен с выходом датчика напряжения, а выходы - в соответствии с использованием указанных сигналов. А именно, выход сигнала достижения равенства минимального заданного напряжения и амплитуды напряжения с датчика напряжения соединен со входом размыкания сильноточного ключа, выход сигнала измеренной частоты - со входом частотной модуляции ГУН'а, выход сигнала окончания временного интервала счета - со входом замыкания сильноточного ключа, выход сигнала разности между минимальным заданным напряжением и амплитудой напряжения с датчика напряжения - со входом коэффициента заполнения ГУН'а, выход сигнала сравнения измеренной частоты с заданными частотными пределами - со входом оперативного выключения источника питания, выход сигнала окончания временного интервала оперативного выключения - со входом повторного включения источника питания, выход сигнала достижения заданного числа совпадений - со входом аварийного выключения источника питания и со входом аварийной сигнализации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

На чертеже дана структурная схема ультразвукового генератора с обозначениями:

1 - Источник питания сильноточной цепи со входами:

А - оперативного выключения,

В - повторного включения,

С - аварийного выключения.

2 - Усилитель мощности со входом D управления режимом.

3 - Фильтр нижней частоты.

4 - Сильноточный ключ со входами:

Е - размыкания,

F - замыкания.

5 - Датчик напряжения с выходом сигнала G.

6 - Разъем.

7 - Амплитудный компаратор со входом Н и выходами J и К.

8 - Слаботочный ключ с коммутируемыми контактами L-L и входами М и N.

9 - Частотомер со входом счетчика О и с выходами Р - таймера и Q - регистра-защелки.

10 - Генератор, управляемый напряжением (ГУН) со входами R - частотной модуляции, S - управления коэффициентом заполнения и выходом Т прямоугольного напряжения.

11 - Компаратор частоты со входом V и выходом W.

12 - Таймер повторного включения со входом Y и выходом Z.

13 - Счетчик совпадений со входами α и β и выходом γ.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сильноточная цепь ультразвукового генератора состоит из последовательно включенных источника питания 1, усилителя мощности 2, фильтра нижней частоты 3, сильноточного ключа 4, датчика напряжения 5 и разъема 6 подключения к резонансному приемнику.

Источник питания 1 имеет входы оперативного выключения А, повторного включения В и аварийного выключения С. Усилитель мощности 2 имеет вход управления режимом D. Сильноточный ключ 4 имеет входы размыкания Е и замыкания F. Датчик напряжения 5 имеет выход сигнала G.

Слаботочная цепь состоит из амплитудного компаратора 7, слаботочного ключа 8, частотомера 9, генератора, управляемого напряжением (ГУН'а) 10, компаратора частоты 11, таймера повторного включения 12 и счетчика совпадений 13.

Амплитудный компаратор 7 имеет вход Н и выходы J и К. Слаботочный ключ 8 коммутирует контакты L-L и имеет входы управления М и N. Частотомер 9 имеет вход счетчика частотомера О, выход таймера частотомера Р и выход регистра-защелки Q. ГУН 10 имеет входы частотной модуляции R и регулировки коэффициента заполнения S и выход прямоугольного напряжения Т. Компаратор частоты 11 имеет вход V и выход W. Таймер повторного включения 12 имеет вход Y и выход Z. Указанные структурные элементы своими входами и выходами соединены в соответствии со схемой, данной на чертеже.

При подготовке к работе в ряд структурных элементов заносят оперативную информацию. В регистр-защелку заносят технологическую частоту, в таймер частотомера - временной интервал счета, в амплитудный компаратор - минимальное и максимальное напряжения сравнения, в компаратор частоты - частотные пределы, в таймер повторного включения - временной интервал оперативного выключения, в счетчик совпадений - заданное число совпадений, регулировку коэффициента заполнения ГУН'а устанавливают на минимум.

К разъему подключают резонансный приемник. Ключи приводят в исходное состояние: сильноточный ключ - в замкнутое, слаботочный ключ - в разомкнутое.

Генерация ультразвуковой мощности происходит на частоте, зафиксированной в регистре-защелке частотомера. Рассогласование этой частоты с собственной частотой резонансного приемника проявляется в виде уменьшения величины сигнала с датчика напряжения на его выходе G. При совпадении величины этого сигнала с минимальным напряжением сравнения амплитудный компаратор выдает сигнал-команду на выходе J. Этот сигнал поступает на вход размыкания сильноточного ключа Е и вход замыкания слаботочного ключа М. При этом на выходе G датчика напряжения возникает напряжение свободных затухающих колебаний резонансного приемника, в частности, электромеханического контура трансдуктора. Это напряжение поступает на вход О счетчика частотомера с одновременным запуском таймера частотомера. По окончании временного интервала счета в регистр-защелку пересылается измеренная собственная частота резонансного приемника. Одновременно с выхода Р таймера частотомера поступает сигнал-команда на вход замыкания F сильноточного ключа и на вход размыкания N слаботочного ключа; ключи возвращаются в исходное состояние. Счет в счетчике частотомера прекращается, значение частоты в регистре-защелке сохраняется. Это значение через вход R частотной модуляции ГУН'а передается на вход D управления режимом усилителя мощности. С этого момента генерация осуществляется на измеренной собственной частоте резонансного приемника, таким образом достигается точный резонанс, что и составляет технический результат, достигаемый во всех случаях. При последующем изменении собственной частоты резонансного приемника описанная процедура повторяется.

Как отмечено выше, существенной причиной изменения собственной частоты приемника являются температурные дрейфы. С выходом на стационарный температурный режим это изменение уменьшается, вместе с этим уменьшается и средняя частота осуществления описанной процедуры, так что на производительности устройства это практически не сказывается.

2. В частном случае возможного изменения добротности резонансного приемника для выполнения требования адекватности сигнала задаче достижения резонанса устраняется зависимость амплитуды напряжения первой гармоники на выходе датчика напряжения от изменяющейся добротности приемника. Это составляет технический результат в этом частном случае, который достигается следующим образом.

Из амплитудо-частотного спектра прямоугольного напряжения на выходе усилителя мощности с помощью фильтра нижней частоты выделяется и поступает в приемник только первая гармоника. Именно она находится в резонансе с собственной частотой приемника. Ее амплитуда возрастает с ростом коэффициента заполнения прямоугольного напряжения. Соответствующий сигнал регулировки коэффициента заполнения на выходе К амплитудного компаратора формируется в виде разности между максимальным заданным напряжением и напряжением на входе Н амплитудного компаратора.

С увеличением указанной разности увеличивается коэффициент заполнения прямоугольного напряжения на выходе W ГУН'а и, соответственно, на выходе усилителя мощности. Таким образом, при неизменной амплитуде и частоте прямоугольного напряжения на выходе усилителя мощности поддерживается практически неизменная амплитуда первой гармоники при уменьшении добротности резонансного приемника. Так достигается технический результат в этом частном случае.

3. В частном случае возможного выхода собственной частоты резонансного приемника за установленные пределы при каждом очередном измерении частоты ее значение с выхода Q регистра-защелки поступает на вход V компаратора частоты. При выходе этого значения за установленные пределы возникает сигнал на выходе W. По этому сигналу, поступающему на вход А оперативного выключения источника питания, происходит его оперативное выключение и одновременно запуск таймера повторного включения со входа Y. По истечении временного интервала оперативного выключения происходит повторное включение источника питания сигналом с выхода Z таймера повторного включения. Так достигается технический результат в этом частном случае.

4. В частном случае возможной аварийной ситуации в счетчике совпадений происходит счет следующих подряд без пропуска совпадений размыканий слаботочного ключа, регистрируемых на его входе N, и оперативных выключений, регистрируемых на выходе W компаратора частоты. Достижение заданного числа этих совпадений свидетельствует об устойчивом выходе собственной частоты резонансного приемника за установленные пределы, то есть об аварии в приемнике. Сигнал аварии возникает на выходе у счетчика совпадений, по которому происходит аварийное выключение источника питания сильноточной цепи и запуск аварийной сигнализации в слаботочной цепи. В этом состоит технический результат в данном частном случае.

5. В частном случае повышенных требований к стабильности и помехозащищенности генератора слаботочная цепь (за исключением ГУН'а) выполнена в цифровом варианте с использованием микропроцессорной системы. Технический результат в этом частном случае состоит в повышении стабильности, например, по отношению к температурным дрейфам и помехозащищенности устройства.

Микропроцессорная система включает микропроцессор, оперативную память и интерфейсы для преобразования аналоговых сигналов в цифровые коды и наоборот. Микропроцессорная система запрограммирована с возможностью выполнения функций всех упомянутых блоков слаботочной цепи, кроме ГУН'а, а именно, амплитудного компаратора, слаботочного ключа, частотомера с его счетчиком, таймером и регистром-защелкой, компаратора частоты, таймера повторного включения и счетчика совпадений. Блок-схема программы полностью аналогична блок-схеме устройства. Работа слаботочной цепи, выполненной частично в цифровом варианте, также аналогична ранее описанной.

Пример выполнения устройства.

Изготовлен ультразвуковой генератор с технологической частотой 44 кГц с частотными пределами ±10% с выходной мощностью 100 Вт для возбуждения пьезокерамического трансдуктора хирургического назначения. Усилитель мощность выполнен по полумостовой схеме на полевых транзисторах. Применен фильтр нижней частоты в виде фильтра-пробки типа m с блокированием всех частот, превышающих частоту первой гармоники. Сильноточный ключ собран также на полевых транзисторах. Датчик напряжения представляет делитель напряжения. В качестве слаботочного ключа, частотомера и амплитудного компаратора использованы стандартные интегральные микросхемы. Временной интервал счета, заданный таймером частотомера, равен 0,1 с. При этом погрешность измерения частоты составляет не более 10^-4. Такова же и точность достижения резонанса в данном устройстве.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. PCT/SU 81/00013, 02.02.81.

2. SU 1271585 A1, 11.06.85.

3. RU 2180274 C2, 27.03.97.

4. RU 2180275 C2, 27.03.97.

5. RU 2001112845 A, 27.05.2003.

6. RU 2171343 C1, 29.02.2000.

7. WO 9748501 С, 18.06.1996.

8. SU 1500388 A1, 19.01.87.

9. RU 2031144 C1, 11.05.1990.

Использование: для резонансного приемника технологического назначения. Сущность: заключается в том, что собственная частота приемника измеряется непосредственно в виде частоты свободных затухающих колебаний на входе приемника, отключенного от генератора на время, необходимое для измерения. Это отключение и подключение приемника к частотомеру осуществляется, соответственно сильноточным и слаботочным ключами, срабатывающими инверсно. Дальнейшая генерация производится на измеренной частоте до момента появления сигнала рассогласования с амплитудного компаратора, после чего измерение частоты повторяется. Дополнительно устранена зависимость сигнала рассогласования от добротности приемника, устранен выход частоты генерации за установленные пределы, предусмотрено аварийное выключение генератора, а также частичное цифровое исполнение слаботочной цепи, необходимое при требовании повышенной стабильности и помехозащищенности. Технический результат: поддержание точного резонанса и, как следствие, достижение максимальной эффективности приемника. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ультразвуковой генератор, включающий сильноточную цепь с возможностью ее подключения к резонансному приемнику, например ультразвуковому трансдуктору, с помощью разъема и слаботочную цепь, где сильноточная цепь содержит усилитель мощности с возможностью работы в ключевом режиме, имеющий вход управления режимом, управляемый сильноточный ключ, например электронный, имеющий вход управления, и датчик напряжения, а слаботочная цепь содержит амплитудный компаратор с возможностью получения на его выходе сигнала при достижении равенства между напряжением с датчика напряжения и минимального заданного напряжения, управляемый слаботочный ключ, например электронный, имеющий вход управления, частотомер, состоящий из имеющего вход счетчика, а также таймера и регистра-защелки, имеющих свои выходы, и генератор, управляемый напряжением (ГУН), имеющий входы частотной модуляции и регулировки коэффициента заполнения и выход прямоугольного напряжения, при этом выход датчика напряжения соединен со входом амплитудного компаратора, выход которого соединен со входом управления сильноточного ключа, выход датчика напряжения также соединен со входом счетчика частотомера, а выход регистра-защелки частотомера соединен со входом частотной модуляции ГУНа, выход прямоугольного напряжения которого соединен со входом управления усилителя мощности, отличающийся тем, что сильноточный ключ выполнен как нормально замкнутый с возможностью его размыкания по сигналу с амплитудного компаратора и последующего замыкания по сигналу с таймера частотомера, для чего вход управления сильноточного ключа дополнительно соединен с выходом таймера частотомера, датчик напряжения размещен между сильноточным ключом и разъемом, а между выходом датчика напряжения и входом счетчика частотомера дополнительно размещен слаботочный ключ, при этом слаботочный ключ выполнен как нормально разомкнутый, с возможностью инверсного срабатывания относительно срабатывания сильноточного ключа, для чего вход управления слаботочного ключа соединен с выходами амплитудного компаратора и таймера частотомера.2. Ультразвуковой генератор по п.1, отличающийся тем, что в условиях изменения добротности резонансного приемника, например вследствие изменения механической нагрузки трансдуктора, сильноточная цепь дополнительно содержит фильтр нижней частоты, расположенный между усилителем мощности и сильноточным ключом, а амплитудный компаратор выполнен с возможностью дополнительного получения на его втором выходе разности между максимальным заданным напряжением и напряжением с датчика напряжения, при этом указанный второй выход соединен со входом регулировки коэффициента заполнения ГУНа.3. Ультразвуковой генератор по п.1, отличающийся тем, что в условиях возможного выхода собственной частоты резонансного приемника за установленные пределы ультразвуковой генератор содержит источник питания сильноточной цепи, снабженный выходами оперативного выключения и повторного включения, при этом слаботочная цепь дополнительно содержит компаратор частоты с возможностью задания установленных пределов частоты и таймер повторного включения, вход компаратора частоты соединен с выходом регистра-защелки частотомера, выход компаратора частоты - со входом оперативного выключения и входом таймера повторного включения, а выход последнего - со входом повторного включения.4. Ультразвуковой генератор по п.3, отличающийся тем, что источник питания сильноточной цепи снабжен входом аварийного выключения, а слаботочная цепь - устройством аварийной сигнализации, при этом слаботочная цепь дополнительно содержит счетчик совпадений следующих подряд без пропуска совпадений размыкания слаботочного ключа и оперативного выключения с возможностью выдачи на его выходе сигнала аварийного выключения по достижении заданного числа совпадений, при этом входы счетчика совпадений соединены со входом управления слаботочного ключа и с выходом компаратора частоты, а выход счетчика совпадений - со входом аварийного выключения и устройства аварийной сигнализации.5. Ультразвуковой генератор по пп.2-4, отличающийся тем, что в условиях повышенных требований на стабильность слаботочная цепь содержит микропроцессорную систему, включающую микропроцессор, оперативную память и интерфейсы, с возможностью выполнения системой функций амплитудного компаратора, слаботочного ключа, частотомера с его таймером и регистром-защелкой, компаратора частоты, таймера повторного включения и счетчика совпадений, имеющую аналоговые вход и выходы сигналов выполнения указанных функций, при этом вход соединен с выходом датчика напряжения, а выходы - в соответствии с использованием указанных сигналов.