Система движения мессбауэровского спектрометра Советский патент 1991 года по МПК G01T1/36 

СО

с

Изобретение относится к аппаратуре для Нсчбп одвния пдерного гаммарезонанса и может применяться для модуляции энергии гамма-излучения. Целью изобретения является повышение точности выполнения закона движения системой движения месс- бауэровского спектрометра. Устройство содержит допплеровский модулятор с датчиком скорости, охваченный стандартной целью обратной связи. Введение дополнительной цепи обратной связи, образованной усилителем переменного напряжения, подключенным к пьезопре- образователю, укрепленному на подвижной части допплеровского модулятора, позволяет уменьшить ошибку отработки движения в области высоких частот. 2 ил.

Изобретение относится к аппаратуре для наблюдения ядерного гамма-резонанса, а именно к устройству систем движения мессбауэровских спектрометров, и может применяться для модуляции энергии гамма- излучения при анализе веществ, в которых наблюдается резонансное поглощение или рассеяние гамма-квантов.

Целью изобретения является повышение точности выполнения закона движения системой движения мессбауэровского спектрометра.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы движения мессбауэровского спектрометра; на фиг, 2 изображено направление действия сил в системе.

Система движения мессбауэровского спектрометра содержит допплеровский модулятор 1, генератор опорных сигналов 2,

подключенный по выходу опорного сигнала через усилитель сигнала ошибки 3, через усилитель мощности 4 к задающей катушке допплеровского модулятора 1. второй вход усилителя сигнала ошибки 3 подключен к датчику скорости допплеровского модулятора 1, на подвижной части которого жестко укреплен пьезоэлектрический преобразователь 5 и инерционная масса 6. укрепленная на пьезоэлектрическом преобразователе со стороны, противоположной креплению его к подвижной части допплеровского модулятора. Вход усилителя переменного напряжения 7 соединен с выходом усилителя сигнала ошибки 3, а выход - с пьезоэлектрическим преобразователем 5.

Ошибка X (р) отработки закона движения в предлагаемом устройстве определяется выражением в операторной форме

Ю

со ю

(Р - т+Ко7Гр)Кр(Р)+Кп(Р)-Кх1

КОС(Р) Kf (Р)г/ ч..

,TCPirit( Кп (p)Kf(p)J Р

где д(р) - задающее воздействие, сигнал, вырабатываемый генератором опорных сигналов и поступающий на схему сравнения и усилителя сигнала ошибки;

f(p) - внешнее возмущающее воздействие, в общем случае является функцией многих переменных;

Kp(pJ - передаточная функция цепи ре- гупирующего воздействия, т.е. цепи, включающей усилитель, усилитель мощности и задающую катушку;

Кос(р) передаточная функция цепи обратной связи, включающей измерительную кэтушку (датчик скорости);

Kf(p) - передаточная функция доппле- розского модулятора по возмущающему воздействию;

Кп(р) - передаточная функция цепи, образованной усилителем переменного на- пряжен1/ я 7 и пьезопреобразователем с инерционной массой.

Е отсутствии этой цепи- ошибка отработки закона движения определяется выражением

д(р) . +

4-К,, (р) + Кос (р)

-r-;& fp)(P).

Соапниоая выражения (1) и (2) можно ви- что введение цепи, включающее усилитель Г:epeмef нoгo напряжения 7 и (1ьезопо(;образователь с инерционной массой, yr tMbLuaer ошибку отработки. Вне за- в и с ч л о с / и от причин, вызванных возмущающим воздействием на подвижную часть допплеровского модулятора. си1и6ка отработки закона движения, т.е. сигнал рассогласования является функцией этого воздействия. Причем, если медленно меняющаяся составляющая ошибки до десятков герц мдм;ет быть уменьшена подь- емом обшего коэффициента усиления до предела ограничения его, то высокочастотные компоненты ошибки в известных устройствах не могут быть скомпенсированы. В пре,дяагаемом устройстве переменная со- С авляющая сигнала ошибки усиливается в полосе частот от десятков герц до десятков кипогерци подается на пьезоэлектрический преобразователь 5. На заторможенных гранях пьезоэлектрического преобразователя возникает сила F(t). пропорциональна направлению сигнала ошибки в полосе частот частоты колебаний подвижной части. соо ветстоую1цей периоду задающего си(х(р) - -.

нала F(t) KU(t), где К - коэффициент преобразования пьезоэлектрического преобразователя; U(t) р(х.) - напряжение, подаваемое на заторможенные грани пьезопреобразователя, являющееся функцией сигнала рассогласования (сигнала ошибки x(t)).

Возникающая сила действует на подвижную часть допплеровского модулятора

и инерционную массу. Направление действия силы на подвижную часть вь1бирается противоположным по отношению к си.че (фиг. 2), вызванной возмущающим воздействием f, и осуществляется выбором полярности подключения сигнала U(t) к пьезопреобразователю.

фиг. 2 показано направление деист ВИЯ сил, возникающих при подаче напряжения U(t) на пьезопреобразователь. При этом

имеют место следующие соот юиисиия:

5

0

5

0

5

0

5

-3 F(,).

(mi + m2 ) - - F (Т) ,

-ж-()

(ma + тз ) - - - F (t),

(3) 4) (5)

0

где mi - масса подвижной части допплеровского модулятора;

m - масса пьезопреобразователй,

nij - инерционная масса:

dVi

dt

ускорение суммарной массы подвижной части доппле;рогско1 о мод /ля оря и пьезопреобразователя под действием силы со стороны инерцио(:н, массы;

dV3

-7 - ускорение инерционной Мг.С . м,

dV2,3

-Нт- ускорение суммарной массьпьезопреобразования и инерционний мае сы под действием силы со стороны подвижной части допплеровского модулятора

Так как интерес представляет / вижение подвижной части допплеровского модулятора, на которой укреплен источник излуте- ния, то учитывая (3), (4), (5), (6), можно записать уравнение скорости подвижной части относительно корпуса AonnnepOBCi o- го модулятора и неподвижного поглотителя

Vp(t)-V(t),(T).,4-m7F(v)-t,(8)

где У|(1) - скорость перемеи тния подвиж- части ДО плеровского модулятора, обусловленная задающим воздействием :.( }

feCt) - возмущающее воздействие.

Из уравнения (7) следует, что условием компенсации возмущающего воздействия служит соотнощение

ТгтТПтт пт W rriTTlTT ) 40

(8)

что достигается посредством передаточной функции в цепи: усилитель переменного напряжения, пьезопреобразователь с инерци- онной Г :ассой, укрепленной на пьезопреобразователе со стороны, противоположной креплению пьезопреобразова- теля к подвижной части допплеровского модулятора, т.е, величиной напряжения u (t), подаваемого на пьезопреобразователь.

Устройство работает следующим образом.

Генератор опорного сигнала 2 вырабатывает электрический аналог g(t) закона движения подвижной части допплеровского модулятора, который поступает на вход усилителя сигнала ошибки 3, на второй вход которого поступает сигнал y(t) датчика скорости допплеровского модулятора 1; Усиленный сигнал рассогласования х(т) через усилитель мощности 4 подается на задающую катушку допплеровского модулятора, которая под действием силы, возникаюи ей в резупьгате протекания тока в задающей катушке, находящейся в постоянном магнитном поле, приводит в движение подвижную часть допплерооского модулятора.

При подключенной цепи: усилитель переменного напряжения - пьезопреобразо- вател порядок работы не изменяется однако при этом переменная составляющая сигнала ошибки усиливается в усилителе 7 переменного напряжения и поступает на пьезоэлектрический преобразователь 5. На заторможенных гранях его возникает сила F f(x), пропорциональная величине переменной составляющей си1нала ошибки, действующая на инерционную массу и подвижную часть допплеровского модулятора

(см. фиг, 2). ripwHeM направление действия силы на подвижную часть допплеровского модулятора противоположно действию силы, вызванной внешним возмущающим воздействием. Этим обеспечивается

компенсация возмуг ающих воздействий на подвижную часть допплеровского модулятора

В предлагаемой системе движения мес- сбауэровского спектрометра введение компенсирующейсвязи,активно

воздействующей на закон модуляции энергии гамма-излучения посредством компенсации возмущ.эюи(их воздействий на подвижную часть допплеровского модулятора при помощи пьезоэлектрического преобразователя, приводит к увеличению точгюсти отработки закона модуляции. Формула изобретения Система движения мессбауэровского

сг1ектрометра, содержащая допплеровский модулятор с датчиком скорости, генератор опорных сигналов, выход опорного сигнала которого подключен через соединенные последовательно усилитель сигнала сшибки и

усилитель мощности к задающей катущке допплероеского модулятора, выход датчика скорости соединен с вторым входом усилителя сигнала ошибки, отличающаяся тем, ч го, с целью повышения точности выполнения закона движения, она снабжена пьезоэлектрическим преобразователем, жестко укрепленным на подвижной части допплероьского модулятора, инерционной массой, укрепленной на пьезоэлектрическом преобразователе со стороны, противо- положной креплению пьезоэлектрического преобразователя к подвижной части допплеровского модулятора, и усилителем переменного напряжения, вход которого

подключен к выходу усилителя сигнала ошибки, а выход к пьезоэлектрическому преобразователю.

Редактор И.Коляда

С()ставител В,Рогов Техред М. М о п г е и та /i

Заказ 4594ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комигега по изибрепениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Рау 1Ская наГ, I/B

Производственно-издательский комбг.иат Патент, г. Ужгород, улТ агарина, 101

I/a 2

Корректор М.Демчик