Формирователь зондирующих импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K5/02 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЗОНДИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ

I

Изобретение относится к приборостроению, а именно к акустическим уровнемерам эхо-локационного типа, и может найти применение в металлургической, химической и других отраслях промышленности для измерения уровня сыпучих и кусковых материалов в емкостях.

Известен формирователь зондирующих импульсов, содержащий выходной;усилитель с трансформатором, вторичная обмотка которого совместно с емкостью электроакустического преобразователя, подключенного к этой обмотке, образует колебательный контур, резонансная частота которого соответствует частоте наполнения зондирующих импульсов 1,1 J.

Недостатком этого формирователя является то, что колебательный контур является частотноизбирательным элементом для принятого преобразователем отраженного акустического сигнала, что обуславливает большую длительность переходного процесса в виде свободных затухающих колебаний после окончаниявогздирующего импульса. Эти свободные колебания не дают возможности выделить полезный отраженный импульс, особенно с малых расстояний. Б конечном счете увеличение добротности или избирательности контура приводит к недопустимому увеличению зоны нечувствительности формиtoрователя в начале периода повторения зондирующего сигнала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является формирователь импульсов, содержащий выход15ной усилитель с источником питания электронными ключами . и колебательнымконтуром на выходе 2.

Недостатком этого формирователя является то, что посредством элек20тронных кпючей колебательный контур после окончания импульса отключается от усилителя и закорачивается, что не дает возможности использовать колебательньга контур в промежутках между зондирующими импульсами в качестве часто ноизбирательного элемента для приняАого электроакустическим гфеобразователем отраженного акустического импульса, Цепь изобретения - расширени:е функциональных возможностей -за счет совмещения функций излучения зондирующего сигнала и приема отраженноге сигнала в одном устройстве, Поставленная царь достигается тем что в формирователь зондирующих импульсов, содержащий усилитель с источником питания и колебателъньш кон туром на выходе, введен нелинейный элемент, последовательно включенный в колебательный контур, транзистор эмиттер и коллектор которого подключен к выводам нелинейного элемента, а база подключена через резистор к источнику питаршя, и последовательно соединенные конденсатор и резистор, включенные мезкду базой транзистора и одним из выводов источника питания. Нелинейньй элемент, включенный последовательно в колебательный контзф, обеспечивает отсечку колебаний в колебательном контуре по нижнему уровню, поэтому, когда амплитуда колебаний в контуре после окончания зодцирующего импульса становится мен шей порога нелинейного элемента, ег сопротивление резко возрастает и свободные колебания в колебательном контуре прекращаются, Длительность свободных колебаний контура, таким образом, тем меньше, чем больше сопротивление нелинейного элемента в закрытом состоянии. ч Транзистор, подключениьй своим эмиттером и коллектором к нелине ному элементу, а базой через резнетор - к источнику питания, в нач.зльной части формируемого радиош-зпульса находится в открытом состоянии и шу тирует нелинейный элемент, к кошау радиоимпульса запирается за счет за ряда конденсатора, подключенного к базе, и тем самым обеспечивает срыв колебаний в колебательном контуре посредством нелинейного элемента, од новременно с окончанием радиоимпзль |В то же время, благодаря конденсато ру и резистору, включенным между ба зой транзистора и источником питани после окотгания зондирующего импуль 4 ранзистор плавно открывается, увелиивая добротность колебательного конура, а следовательно и избирательость для принятого отраженного aicycического импульса. Таким образом, формирователь обесечивает подавлен е свободных колебаий в контуре после окончания зондиующего импульса и в то же время обесечивает необходимую избирательность олебательного контура формирователя промежутках между зондирую1цими им ульсами, что в конечном итоге уменьает нечувствительности акустиеского уровнемера,J увеличивает его омехоустойчивость и надежность измерений. На чертеже показана принципиальная схема формирователя зондирующих импульсов. Формирователь содержит выходной усилител5 1 с источником 2 питания, колебательный контур 3, образованный вторичной обмоткой выходного трансформатора усилителя 1 и емкостью электроакусти еского преобразователя 4, нелинейный элемент 5, включенный последовательно в колебательньш контур 3, транзистор 6, подключенный эмиттером и коллектором параллельно нeлинeйнo fy элементу 5, резисторы 7 и 8 и конденсатор 9, включенные s цепь базы транзистора 6. Электроакустический преобразователь 4, например, электростатического типа, вьтолняет роль излучателя акустического зондирунщего импульса, а тшснсе принимает отраженный атсустичеекий иг-шульс и преобразует его в соответствующий электрическга1 сигнал. Нелинейный элемент 5 представляет собой два последовательно встречно включентгх стабкггитрона или два параллельно встречно включешых дшшстора. Формирователь зондирующих ижгульсов работает следующим образом. На вход выходного усилителя 1 пос .тупает радиоимпульс от задающего ге нератора (на чертеже не показан/ с заданной длительностью и частотой наполнения, соответствующей резонансной частоте колебательного контура 3. Усиленный выходным усилителем I, радиоимпульс через вькодной трансформатор поступает на колебатепылй контур 3, образованньй индуктивностью вторичной обмотки выходного -трансфор5матора и емкостью электроакустическ го преобразователя 4, Амплитуда радиоимпульса на колеб тельном контуре 3 составляет, например|200-250 В, а уровень отсечки по нижнему уровню в нелинейном элементе 5 равен 5-6 В, поэтому нелинейньй эле мент 5, включенный последовательно в колебательный контур 3, практически не искажает радиоимпульс, прикладываемый к электроакустическому преобразователю 4 и преобразуемый им в зондируклций акустический имгульс. Кроме того, к моменту начала радиоимпульса транзистор 6 открыт током, протекающим по резистору 7 и базе транзистора 6. В момент появления радиоимпульса на колебательном контуре 3 и на нелинейном элементе 5 начинается заря конденсатора 9 отрицательными полупериодами радиоимпульса по цепи: источник питания 2 - резистор 8 - пере ход коллектор база транзистор 6 не линейный элемент 5.. Постоянная време,ни цепи заряда вы рана таким образом, что к концу ради импульса конденсатор 9 оказывается заряженным до напряжения запира дая транзистора 6. Транзистор 6 перестает шунтироват нелинейный элемент 5 и после окончания радиоимпульса, когда амплитуда напряжения на капеба1-ельном контуре 3 уменьшается ниже порога ограничег-ш нелинейного элемента 5, колебания в .колебательном контуре 3 срываются. В дальнейшем конденсатор 9 начинает разряжаться через резисторы 7 и В и транзистор 6 плавно открывается. Соп ротивление вносимое в колебательный контур 3 нелинейным элементом 5 с па раллельно подключенным транзистором 6, по мере открывания транзистора 6 и уменьшения его сопротивления начинае падать. В связи с этим добротность колебательного контура 3 постепенно увеличивается. Соответственно увеличивается и избирательность колебатель кого контура 3 для принятого электроакустическим преобразователем 4 отраженного акустического сигнала. Таким образом, формирователь вырабатывает зондирующие импульсы с малым временем затухания колебаний после окончания радиоимпульса, при этом ко лебательный контур 3 формирователя на один-два порядка более высокую избирательность в промежутках вреMerai между зонднрующ} га импульсами, что позвог :ет использовать его в качестве приемного частотнонзбирательного элемента дчя выделеш-тя из помех отраженных акустических импульсов, приня1Ъ1х электроакустичесга-тм преобразователем 4. При этом резонансная частота колебательного контура 3 в режиме вь делеш5Я отраженных и шульсов соответствует частоте наполнения формируемых зогадирующих ш-тульсов. Избнрат&птлность колебательного контура формирователя определяется его добротностью призакороченном нелинейном элементе 5, она .может быть повышена до необходимой величины за счет уменьшег-шя активных потерь в контуре. При этом время затухания колебан1ш после зондирующего импульса в устройстве остается неизменным и зона нечувствительности не увеличивается. Формирователь позволяет также упростить приемопередающий блок арсустического уровнемера, увапичнть его помехоустойчивость и надежность. Формула изоС-5ретения Формирователь зондируюцщх импульсов, содержащий усил.итель с нсточниг ком питания и колебательньм контуром на выходе, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с и.елью расширения функ J циональных возможностей за счет совмещения нзлучех-шя зовдирутощего сигнала и приема отраженного сигнала в одном устро ствй, в т-.его ввеен нелинейный элемент, последовательно включенный в колебательный контур, ранзистор, эмиттер и кол.пектор коорого подд1 ючены к вьшодам нелинейного элемента, а база подключена че ез резистор к источнику питания, и оследователь {о соединенные ка аденса- ор и резистор 5 включенные между азой транзистора к из выводов сточника питания. Источники яиформацли, ринятые во внямание при экспергнзе 1.Ллторское свидетельство СССР 474359, кл. В Об В 1/06, 13.02.73. 2,Авторское свидетельство СССР 655068, кл, И 03 К 3/80, 23.06.77

О- -