2. Генератор импульсов возбуждения (гив)

ГИВ предназначен для возбуждения акустического блока (преобразователя) путем подачи на него радиоимпульса со значительной амплитудой.

Практически все ГИВ работают в ждущем режиме и генерируют зондирующий импульс только при поступлении СИ. ГИВ вырабатывает мощный электрический импульс очень короткой длительности. Если такой им­пульс подан на электроды пьезопластины преобразователя, пластина совершает свободные меха­нические колебания с частотой собственного резонанса. Таким образом формируется ультразву­ковой зондирующий импульс, который при акустическом контакте распространяется в контролируемое изделие. Частота ГИВ ударного возбуждения определяется параметрами колеба­тельного контура состоящего из емкости пъезопластины и дополнительно подключаемой индуктивности. Амплитуда и длительность ЗИ может регулироваться. В некоторых дефектоскопах ГИВ выполняет кроме того роль ГСИ.

Весьма часто элементами ГИВ являются емкость пьезопластины и кабеля соединяющего электронный блок с ПЭП.

– формула Томпсона

Элементарная схема генератора импульсов возбуждения.

Во многих дефектоскопах ГИВ реализуется в виде генератора с контуром ударного возбуждения, в котором происходит накопление электрической энергии на емкости и быстрый разряд (удар) на емкость пьезопластины. ГИВ вырабатывает высокочас­тотные электрические импульсы, возбуждающие преобразователь. Обычно основными элементами ГИВ являются колебательный контур, включающий пъезоэлемент преобразователя, и электронная схема (ключ), обеспечивающая генерацию коротких импульсов.

В современных дефектоскопах имеются некоторые особенности реализации ГИВ:

1. Катушка индуктивности, подключаемая параллельно пъезоэлементу, встраивается в корпус ПЭП

2. Мощность излучения регулируется не путем изменения , а путем подключения параллельно к колебательному контуру шунтирующих резисторов. Тем меньше , тем меньше и .

Временная диаграмма работы генератора импульсов возбуждения.

Приемный тракт ультразвукового прибора неразрушающего контроля. Особенности и основные требования к тракту. Защита приемного тракта от воздействия зондирующих колебаний.

Излученные в контролируемый объект упругие колебания могут отразиться от конструктивных элементов и возможных потенциальных дефектов. Если поставить приемный ПЭП на контактную поверхность изделия, то вследствие прямого пьезоэффекта отраженные колебания вызывают на обкладках пъезопластины электрические импульсы. Несмотря на то, что ЗИ имеет амплитуду 10 до 100 В, амплитуда принятых колебаний в сотни тысяч раз меньше.

Приемный тракт дефектоскопа.

Задача приемного тракта: усилить и выделить эхо-сигналы от возможных дефектов до уровней достаточных для уверенного срабатывания индикаторов дефектоскопа. Особенности:

1. Эхо-сигналы имеют достаточно большую амплитуду (мВ и доли мВ), а в обычных приемниках мкВ.

2. Требуются защита от воздействий мощного ЗИ, так как, излучающая пьезоэлектрическая пластина одновременно выполняет роль приемной пластины (совмещенный режим подключения ПЭП).

3. Требуются измерение отношений амплитуд эхо-сигналов от дефекта и от опорного отражателя.

4. Эхо-сигнал с точки зрения радиотехники является достаточно широкополосным сигналом, то есть имеет широкий частотный спектр.

Приемно-усилительный тракт - усиливает отраженные от дефекта сигналы и состоит из:

• ограничителя амплитуды;

• измерителя отношения амплитуд сигналов (аттенюатора),

• усилителя высокой частоты (УВЧ)

• схемы временной регулировки чувствительности (ВРЧ)

• детектора, и видеоусилителя.

Функциональная схема приемно-усилительного тракта дефектоскопа.

Ограничитель амплитуды – предохраняет усилитель от перегрузок, свя­занных с воздействием зондирующего импульса (когда преобразователь включен по совмещенной схеме). При этом сигналы небольшой ампли­туды практически не искажаются. Назначение: Защита входа приемного тракта от воздействия мощных ЗИ. Пьезопластины могут работать в двух режимах: раздельном и совмещенном.

В совмещенном режиме одна и та же пьезопластина последовательно выполняет функции излучателя: на обкладки подается 100 мВ и более, и функции приемника: на пьезопластину воздействует слабое механическое колебание и на обкладках возникают эхо-сигналы единицы мВ.

Работа ограничителя амплитуды основана на том, что сопротивление кремниевого диода резко уменьшается, когда напряжение на нем, дей­ствующее в прямом направлении, превосходит примерно 0.6 В. Ограни­чительные диоды шунтируют как положительный, так и отрицательный полупериоды ЗИ.

Таким образом, ограничитель амплитуды с точки зрения радиотехники является двухсторонним ограничителем напряжения.

Конструктивно, ограничитель амплитуды представляет собой два полупроводниковых диода включенных параллельно входу в противоположных направлениях.

Ограничитель амплитуды все сигналы выше определенного уровня шунтирует – замыкает на землю ( как «+» так и «-» полярности) и только слабые сигналы через ограничитель проходят практически без искажений. Здесь используются нелинейные свойства вольтамперной характеристики (ВАХ) полупроводниковых диодов. Уровень ограничения зависит от материала: 0,3÷0,5 В.

Недостатком этой схемы является то, что шунтирование искажает прини­маемые сигналы большой амплитуды. Этот недостаток можно исправить, вводя цепочку из нескольких последовательно включенных диодов.

Входное сопротивление предусилителя должно быть согласовано с входным сопротивление ПЭП с учетом подключенного к нему колебательного контура - 50-100 Ом.

Запомни: Ограничитель амплитуды предохраняет усилитель от перегрузок, свя­занных с воздействием зондирующего импульса (когда преобразователь включен по совмещенной схеме).

Аттенюатор - калиброванный делитель напряжения для измерения отношений сигналов на входе УВЧ. Аттенюатор, позволяет оператору сравнивать амплитуды эхо-сигналов от различных отражателей. Аттенюатор (сравнивает) – комбинированный ослабитель. Несмотря на нелогичность определения (ослабляются и так слабые сигналы) калиброванный ослабитель стоит на входе приемного тракта. Это сделано для того, чтобы с помощью данного аттенюатора более корректно производить измерения (сравнения амплитуд эхо-сигналов от дефекта и известного отражателя) еще не искаженных приемным трактом сигналов.

В дефектоскопах измерительные аттенюаторы выполняют, как правило, путем цепочечного соединения звеньев на резисторах с изменением вносимо­го затухания путем переключения звеньев.

Точность аттенюатора характеризуют пределом допускаемой абсолютной погреш­ности измерения отношения амплитуд сигналов на входе приемника, кото­рая в современных дефектоскопах не превышает 1..2 дБ. 80дБ-10 ООО раз, 60дБ-1000 раз, 40дБ-100раз, 20дБ-10раз, 6дБ-2 раза.

В качестве аттенюатора, не используются переменные резисторы, так как у такой цепочки одновременно с изменением ослабления происходит изменение выходного сопротивления в цепочке. В качестве аттенюатора используют ячейки прецизионных резисторов (суперточных), собранных по «Т» или «П» образной схеме.

УД2-12 – 5 ячеек «П»

В зависимости от величины резисторов в ячейке каждый ослабляет на определенную величину дБ. При этом входное и выходное сопротивление остаются одинаковыми и неизменными.

Запомни: