Измеритель амплитудно-частотных характеристик пьезопреобразователей Советский патент 1981 года по МПК G01R27/28 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к приборострое нию и может быть использовано при конт роле амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) ультразвуковых пьезопреобразователей. . Известно устройство для измерения АЧХ пьезопреобразователей, содержащее последовательно aneKTpoaKycwiHecKH соединенные генератор электрических импульсов, импульсный модулятор, усилитель мощности, исследуемый пьеэопреобразователь, образцовьзй пьзонреобраэоватепь, селектор импульсов, детектор, индикатор и самописец, а также схеклу задеркки видеоимпульсов, включенную между выходом генератора электрических импульсов и управляющим входом селектора схему управления электрически перестраи ваемой индуктивностью, управляющий вхо которой соединен с управляющим входом импульсного модулятора и с выходом индикатора 11 . Существенным недостатком известного устройства является .низкая точность измерения АЧХ исследуемых ni3eo6pa 6 Ьателей в широком диапазоне частот. Это вызвано тем, что равномерность АЧХ образцового пьезопреобразователя сильно зависит от точности компенсации емкости зажатой пьезопластинки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измеритель АЧХ пьзопреобразователей, содержащий последовательно электроакустически вшпоченные генератор импульсов, модулятор, усилитель мощности, пьезоизлучатель, пьезоприемник, селектор, детектор и индикатор, а также последовательно соединенные второй пьезоприемник, детектор и усилитель, подключенные к управляющему входу усилителя мощности. Оба пьезоприем1шка установлены симметрично относительно оси акустически нагруженного излучателя сигналов 12 . Недостаток указанного измерения состоит в том, что при возбуждении пьезо- . излучателя электрическим сигналом в виде радиоимпульса определенной длитель- . ности модуль спектральной плотности его излучаемого акустического сигнала нарастает пропорционально числу полупериодоБ синусоидального сигнала заполнения. Поскольку в измерителях АЧХ пьезопреобразователей используются радиоимпульсь1 с качающейся частотой заполнения в широком диапазоне частот (0,2-10 мГц) то измерение числа полупериодов в радио импульсе возбуждения пьезоизлучателя приводит к уменьшению точности измере НИН АЧХ пьезопреобразователей в широком диапазоне частот. Цель изобретения - повышение точности измерения АЧХ пьезопреобразователей Поставленная цель достигается тем, Что в измеритель АЧХ пьезопреобразователей, содержащий импульсный генератор, последовательно электроакустически соединенные модулятор, усилитель мощности, образцовый пьезоизлучатель, исследуемый пьезопреобразователь, селектор, элемент задержки и индикатор, а также симметрично относительно оси излучателя установленный второй пьезопреобразователь, пддключенный через усилитель и детектор к управляющему входу усилителя мощности, дополнительно введены триггер, включеш1ый первым, входом к выходу импульс ного генератора, а выходом - ко входу модулятора, и цепь из последовательно соединенных триггера Шмитта счетчика импульсов и блока сравнения кодов, причем нход триггера Шмитта соединен с выходом модулятора, вход сброса счетчика импульсов подключен к выходу генератора импульсов, а выход блока сравнения кодов соединен со вторым входом тр1Еггера. На чертеже представлена структурная схема измерителя АЧХ пьезопреобразователя. Измеритель АЧХ пьезопреобразователе содержит импульсный генератор 1, блок сравнения кодов, индикатор 3 АЧХ, триггер 4 счетчик 5 импульсов, элемент 6 задержки, модулятор 7, триггер Шмитта 8, с эдектор 9, усилитель 10 мощности, детектор 11, усилитель 12, пьезопреобразователь 13, образцовый пьезоизлучатель 14 и исследуемый пьезопреобразователь 15. Устройство работает следующим обраЛ зом. Выходной сигнал из индикатора 3 АЧХ (например XI-38) поступает на модулятор 7, на выходе которого получаются радиоимпульсы с качающейся частотой за 1попнения. Полученные радиоимпульсы уси ливаются в усилителе 10 мощности и поступают на образцовый симметрично нагруженный пьезоиэпучатель 14. Ультразвуковые импульсы принимаются исследуемым пьезопрёобразователем 15 и через селектор 9 поступают на вход индикатора 3 АЧХ. Ультразвуковой сигнал из образцового пьезоизлучателя 14 также поступает на широкополосный пьезопреобразователь 13 и через усилитель 12, детектор 11 - на управляющий вход усилителя 10 мощности. Коэффициент передачи усилителя Ю мощности зависит от величины электрического сигнала, поступающего на. управляющий вход. Таким образом, реализуется образцовый пьезоизлучатель 14 с равномерной АЧХ в широком диапазоне частот, элемент 6 открывает селектор 9 только во время действия первого принимаемого импульса. АЧХ исследуемого пьезопреобразОвателя 15 наблюдается на экране индикатора 3. Частоту повторения радиоимпульсов задает генератор 1. Длительность этих импульсов формируется следующим образом. Стартовый импульс от генератора 1 запускает триггер 4, который своим импульсом на выходе открывает модулятор 7. Синусоидальный сигнал с йыхода модулятора 7 поступает на вход триггера Шмитта 8, и сформированный импульсный сигнал поступает на вход счетчика 5 импульсов. При этом число импульсов, записанных в счетчик 5, соответствует числу полупериодов радиоимпульса на выходе модулятора 7. I Когда код на выходе счетчика 5 совпадает с кодом, установленным блоком 2 сравнения кодов, на выходе последнего образуется импульс, который переводит в первоначальное состояние триггер 4. Таким образом, прекращается формирование радиоимпульса на выходе модулятора 7. Поэтому, независимо от частоты заполнения радиоимпульсов, число полу периодов в радиоимпульсе остается постоянным и зависит только от кода, установленного в блоке 2 сравнения кодов. Следующий стартовый импульс от генератора 1 переводит в исходное состояние счетчик 5 импульсов. Этим схема подготавливается для следующего цикла формирования радио имцульса. Измерение АЧХ исследуемого гшезопреобразователя 15 в режиме излучения происходит аналогично, при этом образцовый пьезоизлучатель 14 используется в качестве приемника, а широкополосный пьезопреобразователь 13 отключается. В этом случае исследуемый пьеэопреобразователь 15 подключается к выходу усилителя 10 мощиости, а пьезоизпучатель 14 ко входу селектора 9, Таким образом, предлагаемый измеритель АЧХ пьезопреобразователай обладает повышенной точностью контроля метрологических характеристик пьезопреобразователей. Формула изобретения Измеритель амплитудно-частотных характеристик пьезопреобразователей, содержащий импульсный генератор, последовательно электроакустически соединенные модулятор, усилитель мощности, образцовый пьезонзлучатель, исследуемый пьезопреобразователь, селектор, элемент задержки и индикатор, а также снмме -рично относительно оси излучателя устаиовленны второй пьезопреобразователь, подключенный через усилитель и детектор к управляющему входу усилителя кюшности, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности иэмерения, он снабжен тригг ;х м, подключенным первым входом к выходу импульсного ген лтора, а выходом - ко входу модулятора, и цепью из последовательно coew ненных триггера Шмитта, счетчика импульсов и блока сравнения кодов, причем вход триггера Шмитта соединен с выходом модулятора, вход сброса счетчика импульсов подключи к выходу генератора импуль.сов, а выход блока сраввення ко дов - ко .входу-тригг ш. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 505133, кл. Н O4R 17/ОО, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР № 669298, кл. GOlft 27/28, 1978,