Логарифмический усилитель к дефектоскопу Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 G06G7/24 

(54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ К ДЕФЕКТОСКОПУ

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в дефектоскопах, а также в автоматике при обработке сигналов с большим динамическим диапазоном.

Известен усилитель к дефектоскопу, со- 5 держащий последовательно соединенный эмиттерный повторитель, аттенюатор, каскады линейного усиления, детектор и каскад видеоусиления 1.

Недостатком данного усилителя является Q низкая точность усиления, связанная с тем, что сигналы на входе усилителя ограничиваются, поскольку они имеют значительный динамический диапазон, тогда как каскады линейного усиления и видеоусиления имеют ограниченный динамический диапа- 15 зон. Кроме того, за счет начальной нелинейности детектора слабые сигналы усиливаются также с амплитудными искажениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобре- 2о тению является лргарифмический усилитель к дефектоскопу, содержащий последовательно соединенные между собой п нел 1нейных каскадов, каждый из которых выполнен в виде дифференциального усилителя, сумматор, выход которого предназначен для подключения к индикатору дефектоскопа, а вход первого нелинейного каскада - к приемному преобразователю дефектоскопа 2.

Недостаткомизвестного усилителя явля.ется низкая точность контроля за счет нелинейности, вносимой при последующем детектировании радиочастотного сигнала.

Цель изобретения - повыщение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что усилитель снабжен п резисторами, каждый из которых соединен с вторым входом нелинейного каскада, и п выпрямительными мостами, входы каждого из которых включены между выходом и вторым входом нелинейного каскада, а выходы - с входами сумматора.

На чертеже представлена блок-схема логарифмического усилителя.

Логарифмический увсилитель к дефектоскопу содержит соединенные между собой п нелинейных каскадов 1, каждый из которых выполнен в виде дифференциального усилителя, сумматор 2, выход которого предназначен для подключения к индикатору дефектоскопа (на чертеже не показан), а

вход первого нелинейного каскада 1 - к приемному преобразователю дефектоскопа (на чертеже не показан), а также п резисторов 3, каждый из которых соединен со вторым входом нелинейного каскада 1, и п выпрямительных мостов 4, входы каждого из которых включены между выходом и вторым входом нелинэйного каскада 1, а выходы - с входами сумматора 2.

Логарифмический усилитель работает следующим образом.

На первый (неинвентирующий) вход первого нелинейного каскада 1 подается сигнал от приемного преобразователя дефектоскопа. Амплитудные характеристики нелинейных каскадов 1 подобраны одинаковыми и имеют линейный участок с коэффициентом усиления К и участок ограничения выходного напряжения на уровне Up. По мере увеличения входного сигнала нелинейные каскады 1 последовательно, начиная с последнего, входят в режим ограничения. Выходной сигнал сумматора 2 складывается из суммы выходных сигналов каждого нелинейного каскада 1 и для случая, когда количество нелинейных каскадов равно п, описывается следующими выражениями:

UnBb,x Un + - + V + . . .

в ограничении находится последний п каскад 1

Un

Un

Ur

IT 9Т +-:ili +

Un-i 2Un j + г

+ ...fn-2

В ограничении находятся предпоследний и последний нелинейный каскад 1

и, (п-1)Ьп+- ,

6 ограничении находятся все нелинейные каскады 1, кроме первого не тинейного каскада 1

и nUn .

в ограничении находятся все нелинейные каскады 1

Таким образом, уровень выходного сигнала в точках, соответствующих переходу в режим ограничения, получает постоянное приращение Un при увеличении уровня входного сигнала в К раз.

Следовательно, результирующая характеристика логарифмического усилителя в идеальном случае формируется за счет линейно-кусочной аппроксимации логарифмической кривой.

Входной сигнал логарифмического усилителя является высокочастотным сигналом. Детектирование его осуществляется п выпрямительными мостами 4, с выхода которых напряжение огибающей радиоимпульса подается на входы сумматора 2. Каждый нелинейный каскад 1 охвачен обратной связью.

подаваемой через входы выпрямительного моста 4 на второй (инвентирующий) вход нелинейного каскада 1. Соотнощение между динамическими сопротивлениями диодов выпрямительного моста 4 и сопротивлением

резистора 3 определяет коэффициент усиления К нелинейного каскада 1. Для малых входных сигналов за счет большого динамического сопротивления диодов выпрямительного моста 4 коэффициент усиления К неQ линейного каскада 1 значительно возрастает. При этом компенсируется начальная отсечка и нелинейность характеристики дио, дов выпрямительного моста 4. Благодаря этому при выделении огибающей радиоимпульса и подаче ее на вход сумматора 2,

5 значителььно сокращается ошибка, обычно возникающая при детектировании.

Соответственно уменьшается и погрешность результирующей амплитудной характеристики логарифмического усилителя.

Таким образом, предложенное устройство позволяет усилить радиочастотный сигнал, продетектировать его и передать в блок индикатора дефектоскопа видеоимпульс с большим динамическим диапазоном и малой нелинейной погрешностью детектирования. А

это в свою очередь дает возможность без искажения отображать на экране индикатора или обрабатывать в блоке обработки сигналы от достаточно различных по размерам дефектов и существенно повысить точность контроля.

Формула изобретения

Логарифмический усилитель к дефектоскопу, содержащий соединенные последовательно между собой п нелинейных каскадов, каждый из которых выполнен в виде дифференциального усилителя, сумматор, выход которого предназначен для подключения к индикатору дефектоскопа, а вход первого

0 нелинейного каскада - к приемнбму преобразователю дефектоскопа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен п резисторами, каждый из которых соединен с вторым входом нелинейного каскада и п выпрямительными мостами, входы каждого из которых включены между выходом и вторым входом нелинейного каскада, а выходы - с входами сумматора.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

2.Хьюз Р. С. Логарифмические усилите ли. «Энергия, 1976, с. 31-34 (прототип).