Ультразвуковой генератор для возбуждения вращающегося ультразвукового поля Советский патент 1980 года по МПК B06B1/00 

I

Изобретение относится к ультразвуковой обработке материалов и может найти применение для завальцовки, резки, дробления и т. д.

Известны ультразвуковые генераторы для возбуждения вращающегося ультразвукового поля, содержащее задающий генератор, усилитель мощности и электроакустические преобразователи, расположенные на волноводной системе, причем волноводная система выполнена в виде тригональной призмы с размерами основания и высотыкратными длине полуволны возбуждаемых в ней колебаний 1.I

Наиболее близким по 1ехничес юи сущности к предлагаемому является ультразвуковой генератор для возбуждения вращающегося ультразвукового поля, содержащий последовательно соединенные генератор, фазорасщепитель, N высокочастотных усилителей мощности, а также N электроакустических преобразователей с измерительными сопротивлениями, подключенных к выходам соответствующих усилителей мощности 2.

Недостаток известных устройств заключается в узкой полосе пропускания, вызывающей частотное рассогласование элементов акустической колебательной системы.

Цель изобретения - расщирение прло5 сы пропускания ультразвукового генератора.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство дополнительно введены последовательно соединенные суммаto тор, делитель напряжения, усилитель постоянного тока, и преобразователь напряжение-сопротивление, управляемый делитель частоты и низкочастотный усилитель мощности, а также N эмиттерных повторителей, входы которых подключены к выхо15дам соответствующих измерительных сопротивлений, а выходы - ко входу сумматора, и блок управления, подключенный ко второму входу преобразователя. Напряжениесопротивление, при этом выход задающего 20 генератора подключен ко второму входу управляемого делителя частоты, а выход низ- кочастотного усилителя мощности - ко входам электроакустических преобразователей.

t ii и t

I lO. - yi ,

-x

t ,л#

j-iMl

3

fia чертеже изображена схема ультраэнукового генератора, трехканальный f - -- Устройство содержит задающий генератор 1 с частотной модуляцией; фазорасщепитель 2 N() усилителей мощноста высокой частоты 3-5, нагруженных на электроакустические преобразователи 6-8 с последовательно включенными с ними измерительными сопротивлениями 9-11, эмиттерные повторители 12-14, объединенные на сумматоре 15, делитель 16 напряжения

с усилителем 17 постоянного тока, преобразователь 18 на1тряженйе-сопротивление, управляемый делитель 19 частоты, низкочастотный усилитель 20 мощности и блок 21

управления.

Выход задающего генератора 1 через управляемый делитель 19 частоты соединен со входом низкочастотного усилителя 20 мШХиоСти, втьтход KOT-utSbfo ceeitHHeH с электро-акустическими преобразователями б-8, а вьгходы их измерительных сопротивлений 9- 11 через эмиттерные повторители 12-14 и цепочку последовательно включенных сумматора 15,. делителя 16 напряжения, уси,дитедя 17 постЬянного тока соединены со входом преобразователя 18 напряжение-сопротивление, выход которого соединен со вторим входом управляемого делителя 19

частоты: - ...-: -----.

Устройство работает следующим образом.

-i- -

V., .Задпоадий генератор 1 вырабатывает высокочастотные колебания в Полосе частот, охватыр1аюи1ей резойансйую чжтоту механи.ческой . колебательной системы. В фазо: расщепителе 2 однофазное Напряжение р1сШ1пля1ется на три напряжений, Сдййтнутыепо фазе на 120°, которые усиливаются усилителями мощностис:ортветственнЪ 3, 4, 5 и возбуждают электроакустические преобразователи 6, 7 и 8. При этом преобразователи работают на общую пассивную кодебательную систему. ДмттЛЯтуДно-чаСтбтная характеристика (АЧХ) M e1 ffl4e rfT bлебаний преобразователей и пассивной колебательной .тё1 ШмойЬчйс16 йай: --.:3 «i-it iiH 4

Для расширения полосы пропускания АЧХ. механических колебаний все преобразЪвйтели дополнительно возбуждают напряжением низкочастотного усилителя 20 мощности. За счет нелинейных свойств твердых тел механической колебательной системы в прсл ёднёй происходит нелинейное взаимодействие и самовозбуждение дополнительных сумма-разностных комбинационных частот и та|змоник несущей и мЪдулирующей ;часТ(5т.;;..-..-; г ,

При достаточно низкой 51стоте у йления 20 первая пара боковых комбинацией ных частот совместно с ррзонансн6и асто-ь-г-ааы.1д с1.-г дУгАК : SrEjEra2« : . t-.jr-iW«.t:r;-;c:..-v4..vH.-k.: -&SbS i- t,

той механической колебательной системы образуют расщиренную полосу частот, пропускаемую всей колебательной системой. Это способствует стабилизации механических колебаний, вводимых в технологическую среду. :;,;-- , ..;.

Для полутения наиболее равномерной амплйtyды механических колебаний в полосе прйпускания первая пара комбинационных 4ac f 6f жолжиа отай аться от частоты механического резонанса на величину равную ИЛИ меньще, чем ширина полосы пропускания механической колебательной .системы при возбуждении ее только высокочастотными колебаниями.

С этой целью выходные напряжения с измерительных сопротивлений 9, 10, 11, про110рционал1Ь ные добротностям преобразователей 6, 7, и 8, суммируются устройством 15, а затем делителем 16 делятся на число преобразователей. Выходное напряжейие делителя 16, пропорциональное интегральной добротности преобразователей, через усилитель 17 пбстОянного тока изменяет величину сопротивления преобразователя 18 напряжение-сошротивление. При этом на преобразователь 18 с блока 21 управлейия также подается постоянное напряжение, соответствующее .начальной номинальной щириие полосы пропускания между парой комбинационных частот.,

Разность напряжений с выходов блока 21 и усилителя., 17 изменяе.т активное сопротивление преобразователя 18, подключенногой: упр авлЯемому делителю частотй. Таким образом, автом.атически, в зависимости от текущего значения интегральной добротности преобразователя, изменяется низкая частота, так, что неравномерность АЧХ механических колебаний в полосе пропускания остается неизменной.

Устройство работает при различных режимах пЬдмагничиваний магнитострикционного преобразователя или поляризации й ®6йёрамического преобразователя, однако большая эффективность нелинейного преобразования имеет место при малых и больших Э тачениях ййдмагттчивания или поляризации. -В предлагаемом ультразвуковом генераторё пблоса частот расширяется в 3,8- 4 раза, а неравномерность механических колебаний вполосе пропускания (полоса первой пары комбинационных частот) меньще 1,5-1,3 дБ.:

При заВальцовке оптических, линз производительность груда с использованием предлагаемого генератора возрастает более чем на 20% при одновременном повыщении качества ультразвуковой обработки.

Формула изобретения

Ультразвуковой генератор для возбуждения враща1ощегося ультразвукового поля, содержащий последовательно соединенные генератор, фазорасщепитель и N высокочастотных усилителей мощности, а также N электроакустических преобразователей с измерит1ельными сопротивлениями, подключенных к выходам соответствующих усилителей мощности, отличающийся тем, что, с целью расщирения частотной полосы пропускания, в него дополнительно введены последовательно соединенные сумматор, делитель напряжения, усилитель постоянного тока, преобразователь напряжение-сопротивление, управляемый делитель частоты и низкочастотный усилитель мощности, а

также N эмиттерных повторителей, входы которых подключены к вЫходам соответствующих измерительных сопротивлении, а выходы - ко входу сумматора, и блок управления, подключеиный ко второму входу преобразователя напряжение-сопротивление, при этом выход задающего генератора подключен ко второму входу управляемого делителя частоты, а выход низкочастотного усилителя мощности подключей ко входам электроакустических преобразователей.

Йсточ ики информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 516436 кл. В 08 В 3/00, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 402498, кл. В Об В 1/08, 1974 (прототип) .