Устройство для автоматической подстройки частоты ультразвукового генератора Советский патент 1989 года по МПК B06B1/00 

4 сд

о

00 00

со

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам для автоматической подстройки частоты ультразвукр- вого генератбра.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия автоматической подстройки частоты за счет уменьшения длительности переходных процессов.

На фиг. 1 приведены функциональная схема устройства для автоматической подстройки частоты ультразвукового генера- О тора; на фиг. 2 временные диаграммы его работы.

20

Устройство для автоматической подстройки частоты ультразвукового генератора со- I держит последовательно соединенные I ультразвукоБой генератор I, усилитель 2 мощности, ультразвуковой излучатель 3 и датчик 4 обратной связи, интегратор 5 амплитудный ограничитель 6, первый фильтр 7 и источник 8 модулирующего сигнала.

Кроме того, устройство для автомати- I ческой подстройки частоты ультразвукового генератора содержит последовательно соединенные первый аттенюатор 9, второй

Устройство работает следующим образом Частота сигнала ультразвукового генера тора 1 определяется напряжением на выхо де сумматора 18, на один вход которого интегратора 5 поступает постоянная состав ляющая сигнала с выхода второго фазово го детектора 17, а на другой вход - синусо идальный сигнал с частотой в диапазо-не 50- оии 1 ц в зависимости от добротности ультра звукового излучателя 3. Сигнал с выхода интегратора 5 определяет центральную частоту ультразвукового генератора 1, а сигнал с выхода перемножителя 20 сигналов определяет индекс частотной модуляции Сигнал ультразвукового генератора 1 усиливается усилителем 2 мощности и возбуж- 20 дает ультразвуковой излучатель 3. Сигнал с выхода датчика 4 обратной связи и сигнал с выхода усилителя 2 мощности после прохождения аттенюаторов 3 и 13, устанавливающих определенное соотношение сигнаГТГЛи IJO тллл т-чт-ч-л-тт...

jI- 1лч- 1Д1ч р j01 UJJUn

I фильтр 10, блок II деления СИГНЯППП п ппитй г- ...-.- сигна|фазовь,й детектор 2. по ледовател;но сое - ° соЬтветст пинр„к,в о.,../ „™„.„ : ° :венно вторым и третьим фильтрами 10 и 14

1о, тоетииКТ1Ш4Г 11 TTftni ir.Tn л.,

|диненые второй аттенюатор 13, третий |фильтр 14 и первый амплитудный детек- |тор 15, подключенный выходом к одному из ;входов блока 11 деления сигналов, последовательно соединеннь,ГфазовоаТат;Г Г. РО Р иональный амплитуде сигнал.

|второй фазовый ,Г ., формируе

I,-.--..лх, - tJ -ivjL ,С1 J CI/JD и

второй фазовый детектор 17 и сумматор 18 подключенный выходом к управляющему |входу ультразвукового генератора 1, и последовательно соединенные второй амплитуд- |ныи детектор 19 и перемножитель 20 сиг- |Налов, подсоединенный выходом к одному pi3 входов сумматора 18. Причем первый атте- юатор 9 подключен входом к выходу дат- Мика 4 обратной связи, второй аттенюатор 13 Подключен входом к выходу усилителя 2 Мощности. Первый фильтр 7 подсоединен входом к выходу первого фазового детекто- Ьа 12 и выходом к соединенным между собой второго амплитудного детектора 19 и Одному из входов второго фазового детектора 17, соединенного выходом через интегратор 5 с одним из входов сумматора 18 При этом амплитудный од-раничитель 6 включен между выходом третьего фильтра 14 и Фдним из входов первого фазового детек- topa 12, а источник 8 модулирующего сигнала по дключен выходом к соединенным между собой входу фазовращателя и соответствующему входу перемножителя 20 сигналов Временные диафрагмы фиг. 2 отображают сигналы при увеличении частоты ультразвукового генератора 1, начальная частота которого ниже относительно резонансной частоты ультразвукового излучателя 3: а - на выходе ультразвукового генератора 1; б на выходе источника 8 модулирующего сигнала (непрерывная линия)

- ftunj I атп iwrl I .

Ьлок 11 деления сигналов осуществляет деление сигнала, пропорционального сигналу с выхода датчика 4 обратной связи, на сигнал, пропорциональный амплитуде сигнала

f RKTYOna Л7ГЧЛ гтл О .

- ,J in, ±f JUSnnUy мыи первым амплитудным детектором 15 Первый фазовый детектор 12 сравнивает фазы сигнала с выхода делителя 11 сигналов и ограниченного по амплитуде при помощи амплитудного ограничителя 6 сигнала с 35 . выхода третьего фильтра 14. Постоянная составляющая результата сравнения фаз выделяемая первым фильтром 7, подается одновременно на второй амплитудный детектор 19 и на второй фазовый Q детектор 17. Модулирующий сигнал с выхода источника 8 модулирующего сигнала в определенной фазе, задаваемой фазовращателем 16, сравнивается по фазе с сигналом с выхода первого фильтра 7, результат сравнения фильтруется интегратором 5, выпол- 45 ненным в виде пропорционально-интегрирующего фильтра, и содержит информацию о знаке частотной расстройки. Сигнал с выхода источника 8 модулирующего сигнала перемножается перемножителем 20 сигналов с амплитудой выходного сигнала первого 50 фильтра 7, формируемой вторым амплитудным детектором, а результат перемножения суммируется с сигналом на выходе интегратора 5 сумматором 18, выходной сигнал которого определяет частоту ультразвукового генератора 1. Это позволяет управлять его частотой на обеих ветвях резонансной характеристики активной проводимости ультразвукового излучателя 3, что приводит к существенному повышению точности и быстро О

и перемножителя 20 сигналов (пунктирная линия); в - на выходе блока 11 деления сигналов; г - на выходе интегратора 5 д - на входе интегратора 5; е - на выходе первого фильтра 7.

Устройство работает следующим образом. Частота сигнала ультразвукового генератора 1 определяется напряжением на выходе сумматора 18, на один вход которого с интегратора 5 поступает постоянная составляющая сигнала с выхода второго фазового детектора 17, а на другой вход - синусоидальный сигнал с частотой в диапазо-не 50- оии 1 ц в зависимости от добротности ультразвукового излучателя 3. Сигнал с выхода интегратора 5 определяет центральную частоту ультразвукового генератора 1, а сигнал с выхода перемножителя 20 сигналов определяет индекс частотной модуляции Сигнал ультразвукового генератора 1 усиливается усилителем 2 мощности и возбуж- 0 дает ультразвуковой излучатель 3. Сигнал с выхода датчика 4 обратной связи и сигнал с выхода усилителя 2 мощности после прохождения аттенюаторов 3 и 13, устанавливающих определенное соотношение сигнаГТГЛи IJO тллл т-чт-ч-л-тт...

...-.- сигна - ° соЬтветственно вторым и третьим фильтрами 10 и 14

КТ1Ш4Г 11 TTftni ir.Tn л.,

РО Р иональный амплитуде сигнал.

., формируе

- ftunj I атп iwrl I .

Ьлок 11 деления сигналов осуществляет деление сигнала, пропорционального сигналу с выхода датчика 4 обратной связи, на сигнал, пропорциональный амплитуде сигнала

f RKTYOna Л7ГЧЛ гтл О .

., формируе

- ,J in, ±f JUSnnUy мыи первым амплитудным детектором 15 Первый фазовый детектор 12 сравнивает фазы сигнала с выхода делителя 11 сигналов и ограниченного по амплитуде при помощи амплитудного ограничителя 6 сигнала с 35 . выхода третьего фильтра 14. Постоянная составляющая результата сравнения фаз выделяемая первым фильтром 7, подается одновременно на второй амплитудный детектор 19 и на второй фазовый Q детектор 17. Модулирующий сигнал с выхода источника 8 модулирующего сигнала в определенной фазе, задаваемой фазовращателем 16, сравнивается по фазе с сигналом с выхода первого фильтра 7, результат сравнения фильтруется интегратором 5, выпол- 5 ненным в виде пропорционально-интегрирующего фильтра, и содержит информацию о знаке частотной расстройки. Сигнал с выхода источника 8 модулирующего сигнала перемножается перемножителем 20 сигналов с амплитудой выходного сигнала первого 0 фильтра 7, формируемой вторым амплитудным детектором, а результат перемножения суммируется с сигналом на выходе интегратора 5 сумматором 18, выходной сигнал которого определяет частоту ультразвукового генератора 1. Это позволяет управлять его частотой на обеих ветвях резонансной характеристики активной проводимости ультразвукового излучателя 3, что приводит к существенному повышению точности и быстродействия автоматической подстройки частоты по критерию максимальной мощности ультразвукового излучателя 3.

Формула изобретения Устройство для автоматической подстройки частоты ультразвукового генератора содержащее последовательно соединенные ультразвуковрй генератор, усилитель мощ-к вь

ности, ультразвуковой излучатель и датчикатте

ооратнои связи, интегратор, амплитудный ог- 0 ходу угипи - к выраиичитель, первый фильтр и источник мо- «одсоедиТн . первый фильтр дулирующего сигняля п-г,,,. «дсоединен вхолпм .

соединенные фазовращатель и второй Аа

выхо оГПп ; подклТченн й выходом к управляющему входу ультпя

дГеГыТ Г РГ°Р-- пoJeдoвa Jльi;o7oe: диненные второй амплитудный детектор и перемножитель сигналов, подсоединенный выходом к одному из входов сумматора пр

и ичитель, первый фильтр и источник мо-подсоединён « первый фильтр

гоТп.Т огли..ающееся тем,roTaSS и

что, с целью повышения точности и быстро-Диненным между mfinu выходом к соедеиствия автоматической подстройки час-тудного Гетек ооа и п - итоты за счет уменьшения длительности пере-.с ™ Фазового leT eKTor ™ ™Р°одним из вход ов перво оТ;Г™ Р

....м осппшс аторои аттенюатор, третийРа, а источник мп™,, фазового детектофильтр и первый амплитудный детеетор20 ключей вы™ омТ Р ° - ОД

подключенный выходом к одному из входо вбой входу Тазовоашя™ У °блока деления сигналов, последовательно«У оЩему 1ходу переТнГ «« ветст -,. шспошснии длительности переходных процессов, в него введены последовательно соединенные первый аттенюатор аторои фильтр, блок деления сигналов первый фазовый детектор последовательно соединенные второй аттенюатор, третий

фИЛЬТО и ПРПнкгн ямптш,,,.л

к вь

атте

ходу угипи - к вы «одсоедиТн . первый фильтр «дсоединен вхолпм .

соединенные фазовращатель и второй Аа

выхо оГПп ; подклТченн й выходом к управляющему входу ультпя

дГеГыТ Г РГ°Р-- пoJeдoвa Jльi;o7oe: диненные второй амплитудный детектор и перемножитель сигналов, подсоединенный выходом к одному из входов сумматора пр

Изобретение относится к ультразвуковым технологическим системам. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия автоматической подстройки частоты за счет уменьшения длительности пере- реходных процессов. Для этого управление частотой генератора осуш,ествляется с по- мошью его частотной модуляции и синхронного выделения переменной составляющей активной проводимости .колебательной системы и вводится адаптивное управление амплитудой модулируюш,его сигнала в зависимости от величины частотной расстройки. 2 ил.

-г-ОЮ

п ежь

cpu.2