Измеритель параметров передаточной функции электроакустического преобразователя Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

с генератором 7 качающейся частоты, а вторыми входами - с выходом первог пикового детектора 12, фазовращатель 14, входом соединенный с генератором 7 качающейся частоты, а выходом - с генератором 1 импульсов, последовательно соединенные детектор 15, входом соединенный с генератором l импульсов, второй интегратор 16 и второй пиковый детектор 17, входом

соединенный со счетчиком 13, а выходом - с ЭВМ 21, делитель 18 аналоговых сигналов, входом присоединенный к второму пиковому детектору 17, а выходом - к первым входам графопостроителя 20 или индикатора 19, Повьше- ние точности достигается за счет учета дополнительных параметров передаточных функций электроакустического преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повышение точности измерения, устройство содержит соединенные последовательно генератор 1 импульсов, связанный с испытуемым преобразователем 2, установленным на акустическую нагрузку 3, усилитель 4, первый временной селектор 5, перемножитель 6 аналоговых сигналов, связанный с генератором 7 качающейся частоты, фильтр 8 низких частот и второй временной селектор 9, первым входом соединенный с фильтром 8, вторым входом соединенный с генератором 1 импульсов, а выходом - с осциллографом 10 и первым интегратором 11, первый пиковый детектор 12, соединенный со счетчиком 13 импульсов, вход которого подключен к выходу генератора 1, индикатор 19, графопостроитель 20, ЭВМ 21, первыми входами соединенные с генератором 7 качающейся частоты, а вторыми входами - с выходом первого пикового детектора 12, фазовращатель 14, входом соединенный с генератором 7 качающейся частоты, а выходом - с генератором 1 импульсов, последовательно соединенные детектор 15, входом соединенный с генератором 1 импульсов, второй интегратор 16 и второй пиковый детектор 17, входом соединенный со счетчиком 13, а выходом - с ЭВМ 21, делитель 18 аналоговых сигналов, входом присоединенный к второму пиковому детектору 17, а выходом - к первым входам графопостроителя 20 или индикатора 19. Повышение точности достигается за счет учета дополнительных параметров передаточных функций электроакустического преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к измери- 15 ельной технике, а именно к измериелям параметров передаточной функии, электроакустического преобразоателя .

Цель изобретения - повышение точ- 20 ости измерения путем уменьшения вли- ния формы зондирующих импульсов.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого измерителя араметров и передаточной функции 25 электроакустического преобразователя. Измеритель параметров передаточной ункции электроакустического преобразователя содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов зо (генератор импульсов напряжения или тока), соединенный с испытуемым преобразователем 2, установленным на акустическую нагрузку 3, усилитель 4, первый временной селектор 5, вто- рой вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов, перемножитель 6 аналоговых сигналов, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 7 качающейся час- дд тоты, фильтр 8 низких частот и второй временной селектор 9, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов, а выход - к осциллографу 10 и первому интеграто- дЗ ру 11, второй вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов, первый пиковый детектор 12, первым входом соединенный с выходом первого интегратора 11, а вторым Q входом - с выходом счетчика 13 импульсов . В устройство также входят фазовращатель 14, входом соединенный с вторым выходом генератора 7 качающейся частоты, а выходом - с входом генератора 1 импульсов, счетчик 13 импульсов, входом соединенный с вторым выходом генератора 1 импульсов, последовательно соединенные детектор

15, входом соединенный с третьим выходом генератора 1 импульсов, второй интегратор 16, вторым входом соединенный с вторым выходом генератора 1 импульсов, второй пиковый детектор 17, вторым входом соединенный с выходом счетчика 13 импульсов, делитель 18 аналоговых сигналов, вторым входом соединенный с выходом первого пикового детектора 12, а выходом - с вторым входом индикатора 19 и с вторым входом графопостроителя 20, первые входы которых подключены к первому выходу генератора 7 качающейся частоты (ГКЧ). В устройство так же может входить электронная вычислительная машина 21 (ЭВМ, первым входом соединенная с первым выходом генератора 7 качающейся частоты, вторым входом - с выходом второго пикового детектора 17, а третьим входом - с выходом первого пикового детектора 12. Индикатор 19 используется в устройстве, если в процессе измерения параметров передаточных функций пьезоэлектрического преобразователя 2 не - обходим визуальный контроль и оценка измеренного параметра без документирования процесса измерения. В устройстве используется графопостроитель 20, если необходимо получить запись результатов измерения на бумаге в виде графиков. Если в устройстве использовать ЭВМ 21, то возможно дополнительно повысить точность измерения путем уменьшения погрешности операции деления, вьшолняемой на ЭВМ с более высокой точностью чем делитель 18 аналоговых сигналов, а также погрешности отсчета, вносимой оператором производящим измерения при использовании индикатора 19 или графопостроителя 20.

Измеритель работает следующим образом.

Непрерывный синусоидальнь:й сигнал с частотой, медленно меняющейся по .линейному закону в заданном диапазоне, поступает с второго выхода генератора 7 качающейся частоты на фазовращатель 1А. Последний производит непрерьшное изменение фазы синусоидального сигнала на угол от О до 360 по гармоническому закону, что необходимо для устранения зависимости результата измерения от фазовых соотношений между эхо-сигналом и синусоидальным сигналом генератора 7 качающейся частоты.

С выхода фазовращателя 14 синусоидальное напряжение поступает на вход генератора 1 импульсов, где вы- рабатьшаются радиоимпульсы напряжени или тока для возбуждения измеряемого преобразователя 2 необходимой амплитуды, длительности, периода повторения с частотой заполнения, соответствующей частоте входного синусоидального сигнала. Через определенный вре менной интервал отраженные от акустической нагрузки 3 эхо импульсы с преобразователя 2 поступают через усилитель 4 на первый временной селектор 5, где происходит предваритель- ное селектирование первого эхо-импульса импульсом, поступающим с второго выхода генератора 1 импульсов. Таким образом ,первый временной селектор 5 осуществляет подавление щумов и мещающих сигналов вне зоны селекции и предотвращает от перегрузки этими сигналами последующие блоки измерителя. Отселектированыый первый эхо-импульс с выхода первого времен- ного селектора 5 поступает на первый вход перемножителя 6 аналоговых сигналов, на второй вход которого поступает непрерьшный синусоидальный сигнал с второго выхода генератора 7 качающейся частоты. В перемножителе 6 аналоговых сигналов происходит перемножение напряжения непрерьшного синусоидального сигнала на напряжение эхо-импульса.

Сигнал с выхода перемножителя 6 аналоговых сигналов поступает на фильтр 8 низких частот, который пропускает на первый вход второго временного селектора 9 низкочастотную часть спектра выходного сигнала перемножителя 6 аналоговых сигналов.

Второй временной селектор 9 аналогично первому временному селектору 5

д 15

20 25 ЗО дд 45

35

0

5

006

управляется импульсом, поступающим на его второй вход с второго выхода генератора 1 импульсов, и пропускает сигнал первого эхо-импульса, дополнительно подавляя сигналы и шумы вне зоны селекции. Второй временной селектор 9 позволяет осуществить подавление сигналов вне зоны селекции в широком диапазоне частот входных эхо- импульсов усилителя 4, чего невозможно достичь, используя только первый временной селектор 5. При этом возможно использование низкочастотного второго временного селектора 9, поскольку селектированию подвергаются низкочастотные выходные сигналы фильтра 8 нижних частот.

С выхода второго временного селектора 9 сигнал поступает для наблюдения на вход осциллографа 10 и на пер- , вый вход первого интегратора 11, на второй вход которого поступают импульсы с второго выхода генератора 1 импульсов, сбрасьшающие первый интегратор 11 после окончания эхо- импульса. Импульсы с выхода первого интегратора 11, амплитуда которых прямо пропорциональна площади входных эхо-импульсов, а значит и амплитуде спектральной составляющей частоты эхо-импульса в данный момент времени, поступают на первьй вход первого пикового детектора 12. Последний запоминает модуль амплитуды максимального из импульсов и хранит ее на время, пропорциональное коэффициенту счета счетчика 13 импульсов. Сброс первого пикового детектора 12 осуществляется выходным импульсом счетчика 13 импульсов. Сброс необходим для периодического обновления информации об амплитуде спектральной составляющей при изменении частоты генератора 7 качающейся частоты для измерения амплитудно-частотных характеристик преобразователя 2. Выходное напряжение первого пикового детектора 12 является результатом измерения амплитуды спектральной составляющей частоты эхо-импульса преобразователя 2 и может быть представлено в единицах измерения относительно амплитуды импульса возбуждения преобразователя 2 (например в децибеллах). Выходное напряжение первого пикового детектора 12 поступает на второй вход делителя 18 аналоговых сигналов или может быть подано на третий вход ЭВМ 21 для вы715

полнения операции деления, обработки результатов измерения, построения амплитудно-частотных характеристик преобразователя 2 и определения его параметров. Импульсы возбуждения с третьего выхода генератора 1 импульсо поступают на детектор 15, осуществляющий амплитудное или синхронное детектирование в зависимости от типа используемого ,генератора 1 импульсов (генератор радиоимпульсов с гармоническим заполнением или генератор квазигармонических импульсов),

Выходные импульсы детектора 15 поступают на первый вход второго интегратора 16, на второй вход которого подаются импульсы сброса с второго выхода генератора 1 импульсов. Выходные импульсы второго интеграто- ра 16, амплитуда которых прямо пропорциональна площади входных импульсов, а значит и амплитуде максимума спектра импульса возбуждения преобразователя 2, поступают на первый вход второго пикового детектора 17, на второй вход которого поступают импульсы сброса с выхода счетчика 13 импульсов. Выходное напряжение второго пикового детектора 17, соот- ветствующее амплитуде выходных импульсов второго интегратора 16, подается на первый вход делителя 18 аналоговых сигналов или может быть подано на второй вход ЭВМ 21 для выполнения операции деления значения напряжения, поступающего с вькода первого пикового детектора 12 на значение напряжения, поступающего с выхода второго пикового детектора 17. Та- КИМ образом деление автоматически компенсирует неравномерность амплитуды максимума спектра импульса возбужде- ния преобразователя 2 в заданном частотном диапазоне.

С выхода делителя 18 аналоговых сигналов напряжение, пропорциональное частному от деления входных сигналов, поступает на второй вход индикатора 19 и на второй вход графопостроителя 20 для наблюдения и записи полученных характеристик и определения параметров преобразователя 2. Напряжение развертки, величина которого прямо пропорциональна частоте сигнала генератора 7 качающейся частоты, по- ступает на первые входы индикатора 19, графопостроителя 20 и ЭВМ 21 с первого выхода генератора 7.

8

c о Q

5

5

0

Предлагаемое устройство позволяет использовать короткие paдиoимпyJlьcы возбуждения преобразователя 2 в области низких частот (от 0,1 доО,6мГц), при этом не требуется получать устано- вивпшйся режим колебаний эхо-импульса, что п озволяет в несколько раз уменьшить толщину акустической нагрузки, следовательно, и затухания в ней. Это .повышает чувствительность измерителя и его точность. В данном устройстве возможно использование усилителя 4 с малым козффициентом усиления, что по- вьш1ает его перегрузочную способность, уменьшает время восстановления чувствительности, напряжения шумов на его выходе и облегчает получение малой неравномерности АЧХ. Устройство некритично к неравномерности амплитудно-частотной характеристики и нелинейным искажениям импульсов возбуждения, вырабатываемых генератором 1 импульсов.

Формула из, обретения

Измеритель параметров передаточной функции злектроакустического преобразователя, содержащий последовательно соединенные генератор качающейся частоты, генератор импульсов, подключенный первым выходом к входу электроакустического преобразователя, сопряженного с акустической нагрузкой, и усилитель, подключенный выходом к первому входу первого временного селектора, соединенного вторым входом с вторым выходом генератора импульсов , первый пиковый детектор и выходные шины, одна из которых соединена с соответствующим выходом генератора качающейся частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния формы зондирующих импульсов, в него введены последовательно соединенные перемножитель аналоговых сигналов, фильтр нижних частот, второй временной селектор, подключенный выходом к одной из выходных шин, и первый интегратор, соединенный выходом с первым входом первого пикового детектора, второй пиковый детектор и счетчик импульсов, последовательно соединенные детектор, подсоединенный входом к третьему выходу генератора импульсов, и второй интегра 15

тор, соединенный одним из входов с вторым выходом генератора импульсов и подключенный выходом к первому входу второго пикового детектора, соединенного вторым входом с вторым входом второго пикового детектора и через счетчик импульсов с вторым выходом генератора импульсов, а также фазовращатель, включенный между выходом генератора качающейся частоты н входом генератора импульсов, и делитель аналоговых сигналов, подключенный первым входом к выходу первого пн- кового детектора н к соответствующей

00

la

выходной шине, вторым входом - к выходу первого пикового детектора и к соответствующей выходной щине и выходом - к одной из выходных шин, причем генератор импульсов подключен вторым выходом к соответствующим входам второго временного селектора и первого интегратора, а перемножитель аналоговых сигналов подключен первым входом к выходу первого временного селектора и вторым входом к соединенным между собой выходу генератора качающейся частоты и входу фазовращателя.