Ультразвуковое устройство

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1 о 906625 (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 02.07.80 (21) 2949932/18-10 с присоединением заявки Ж (23) П риоритет (5I)М. Кл.

В 06 В 1/06 тоеуаарственный комитет по иелаи изобретений и открытий

Опубликовано 23. 0? 82. бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 23.02. 82 (53) УДК. 534.232 (088. 8) В,M.Êoëåøêo, В.Я.Сунка и Ю.В.Мешков (72) Авторы изобретения

Институт электроники АН Белорусской СОР (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобротени» относится к ультразвуковой технике, в частности к устройствам возбуждения механических колебаний, и может быть использовано при ультразвуковой обработке материалов, н,1пример для ультразвуковой ми кросва рки, Иэвестсн ультразвуковой преобразователь, который с целью увеличения широкополосности и равномерности

1О его частотной характеристики механических колебаний, выполнен из вертикально набранных пьезоэлементов различных геометрических размеров, механически соединенных с помощью клея

15 между собой по токопроводящим поверхностям 1 ).

Однако такал конструкция преобразователя не обеспечивает достаточной равномерности и возможности регулирования формы е го амплитудно-частотной хара кт ерис т и ки АЧХ), а также воспроиз водимости параметров преобраэоватеп.и от образца к образцу, что в целом отрицательно сказывается на качестве ультразвуковой обработки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ультразвуковое устройство, включающее генератор электрических колебаний, подключенную к нему своим первым входом корректирующую цепь, своим первым входом управляющий каскад, и подключенный к выходу корректирующей цепи ультразвуковой преобразователь (2 ).

Недостаток известного устройства состоит в низком качестве ультразвуковой обработки материалов, Цель изобретения — улучшение качества ультразвуковой обработки материалов путем повышения равномерности широкополосной амплитудно-частотной характеристики излучаемой акустической мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковое устройство введены детектор, пороговое, ариф90662 метическое и запоминающее устройства,накопительный I элемент, источники положительного и отрицательного напряжения, схема сравнения и три ключа, при этом вход ультразвукового преобразователя через последовательно включенные детектор и пороговое устройство соединен со входом арифметического устройства, каждый из двух выходов которого соединен соот- 10 ветственно с управляющими входами первого и второго ключей, а первый и второй входы накопительного элемента через первый и второй ключи подключены к источникам положительного и отрицательного напряжений,. соответственно, при этом выход накопительного элемента соединен с первым входом схемы сравнения, выход которой через третий ключ подключен к 20 первому входу запоминающего устройства, соединенного с управляющим входом корректирующей ц еп и, второй, третий и четвертый выходы управляющего каскада соединены с вторым входом схемы 25 сравнения, трет ьим ключом, арифметическим и запоминающим устройст вами, а также с третьим входом накопительного элемента.

На фиг. 1 представлена структурная 39 схема устройства; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики смещения и напряжения.

Устройство содержит генератор 1 электрических колебаний, корректирую- з щую цепь 2, детектор 3 с дифференцирующей цепочкой на выходе, пороговое устройство 4, арифметическое устройство 5, источник 6 положительного напряжения, ключ 7, накопительный эле- В мент 8, ключ 9, источник 10 отрицательного напряжения, .схему 11 сравнения, ключ 12, запоминающее устройство 13, управляющий каскад 14 и ультразвуковой преобразователь 15.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 электрических колебаний через корректирующую цепь 2 возбуждает ультразвуковой преобразователь 15, имеющий в общем случае исходную амплитудно-частотную характеристику механических колебаний сложной несимметричной формы (фиг. 2а, кривая I). Корректирующая цепь 2 представляет собой RL-цепочку в случае пьезокерамического преобразователя и Й:-цепочку для магнитострик5 ф ционного преобразователя с электрически управляемыми величинами индуктивности, емкости, сопротивления, и образует "овместно с ультразвуковым преобразователем систему злектромеханически связанных контуров. Изменяя параметры корректирующей цепи и контролируя известными способами амплитуду механических колебаний ультразвукового преобразователя, добиваются получения максимально шиорокополосной амплитудно-частотной характеристики механических колебаний с заданной неравномерностью (фиг. 2а, кривая II)

При этом огибающая напряжения возбуждения ультразвукового преобразователя имеет И-образную форму с максимумами на частотах связи fg и 1 (фиг.2б, кривая Я . Выбранные параметры корректирующей цепочки 2 поддерживают неизменными с помощью запоминающего устройства 13, напряжение Uy>pc которого подается на управляющий вход корректирующей цепочки 2. Такое же напряжение подается с управляющего каскада 14 на один из входов схемы

11 сравнения. Сигналом с управляющего каскада 14 закрывается в исходном состоянии ключ 12, l

Для а втомат ичес кой корре кции механических колебаний преобразователя с целью уменьшения неравномерности в полосе пропускания напряжением управляющего каскада 14 осуществля— ется частотная модуляция генератора.

При достижении максимума или минимума огибащей электрического напряжения возбуждения преобразователя

15 на вход порогового устройства 4 с дифференцирующей цепочки, включенной на выходе детектора 3, поступает напряжение UpI1-- О. По каждому нулевому входному сигналу пороговое устройство 4 вырабатывает импульс, поступающий в арифметическое устройство 5. При поступлении первого импуль са, сост вет ст вующего ма кси муму огибающей электрического напряже1 ния на нижней частоте связи f, сигналом с арифметического устройства открывается ключ 7 и закрывается ключ 9 и накопительный элемент 8, например конденсатор, заряжается от источника 6 положительного напряжения. По второму импульсу от устройст ва 4, сост ветст вующему мин имуму огибающей электрического напряжения на частоте f (фиг. 2б), сигналом с генератор электрических колебаний, подключенные к нему своим первым входом корректирующую цепь, своим первым выходом управляющий каскад, и подключенный к выходу корректирующей цепи ультразвуковой преобразователь, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества ультразвуковой обработки материалов путем повышения равномерности широкополосной амплитудно-частотной характеристики излучаемой акустической мощности, в устройство введены детектор, пороговое, арифметическое и запоминающее устройство, накопительный элемент, источники положительного и отрицательного напряжений, схема сравнения и три ключа, при этом вход ультразвукового преобразователя через последовательно включенные детектор и пороговое устройство соединен со входом арифметического устройства> каждый из двух выходов которого соединен соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, а первый и второй входы накопительного элемента через первый и второй ключи подключены к источникам положительного и отрицательного напряжений, соответственно, при этом выход накопительного элемента соединен с первым входом схемы сравнения, выход которой через третий ключ подключен к первому входу запоминающего устройства, соединенного с управляющим входом корректирующей цепи, второй, третий и чет-. вертый выходы управляющего каскада соединены со вторым входом схемы сравнения, третьим ключом, арифметическим и запоминающим устройствами, а также с третьим входом накопительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 459264, кл. В 06 В 1/06, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Г 466916, кл. В 06 В 1/06, 1971 (прототип) .

5 90662 арифметического устройства 5 закрывается ключ 7 и открывается ключ 9, а накопительный элемент 8 начинает перезаряжаться от источника 10 отри-, цательного напряжения„ При прохожде- ь нии второго максимума электрического напряжения (фиг. 2б) соответствующе1 го верхней частоте связи f, сигналом с арифметического устройства закрывается ключ 9, при этом ключ 7 поддерживает ся т а кже в за крытом со стоян ии.

Постоянные времени цепей заряда и разряда накопительного элемента 8 выбираются так, чтобы в исходном режиме, соот вет ст вующем максимально равномерной АЧХ механических колебаний преобразователя 15, на выходе накопительного элемента 8 было напряжение, равное напряжению запоминающе- 20 го устройства в исходном режиме Ц „ .

С выхода накопительного элемента

8 напряжение U

14, которое пропорционально разности (f<- ) — (.f> 1:О) . ри

U 4 U> напряжением с управляющего

gnp 1л каскада 1 открывается ключ 12 и через запоминающее устройство 1) на управляющий вход корректирующей цепи

2 поступает сигнал рассогласования, изменяющий требуемым образом ее параметры, после чего напряжением с управляющего каскада 14 закрывается ключ

12, обнуляется арифметическое устройство 5 и накопительный элемент 8. 4О

Коррекция параметров цепи 2 приводит к уменьшению неравномерности АЧХ механических колебаний (фиг. 2а, кривая IV), а частоты связи возвращаются к своим исходным значениям Х и 4>

f (фиг. 2б, кривая VII) .

Формула изобретения ультразвуковое устройство, преимущественно для микросварки, включающее

906625 ини

Составитель В. Иипико

Редактор Л Филиппова Техред А.Бабинец Коррекгор Н, Сгеit

Заказ 460!12 Тираж 499 Подписное

ВН ИИПИ Го суд арст венного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Пат ент", г. Ужгород, ул Проекr ная, 4