[go: up one dir, main page]

RU2140072C1 - Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter - Google Patents

Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter Download PDF

Info

Publication number
RU2140072C1
RU2140072C1 RU97120202A RU97120202A RU2140072C1 RU 2140072 C1 RU2140072 C1 RU 2140072C1 RU 97120202 A RU97120202 A RU 97120202A RU 97120202 A RU97120202 A RU 97120202A RU 2140072 C1 RU2140072 C1 RU 2140072C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensitivity
vibrations
signal
converter
capacitive
Prior art date
Application number
RU97120202A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97120202A (en
Inventor
А.И. Кондратьев
В.И. Римлянд
А.В. Казарбин
Original Assignee
Хабаровский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хабаровский государственный технический университет filed Critical Хабаровский государственный технический университет
Priority to RU97120202A priority Critical patent/RU2140072C1/en
Publication of RU97120202A publication Critical patent/RU97120202A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2140072C1 publication Critical patent/RU2140072C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: acoustic measurements based on contact-free methods of excitation and reception of ultrasonic vibrations. SUBSTANCE: vibrations of counter electrode put on sample are excited by means of generator. Vibrations of counterelectrode converted by capacitive converter to electric signal are fed to device isolating vibrations. Test of sensitivity is conducted by characteristic parameters of this signal, for instance, by magnitude of signal amplitude in specified point. With deviation of characteristic parameter from preset magnitude feedback signal is generated and fed to source of polarizing voltage. Voltage across output is so regulated that given signal goes to zero. Thus stabilization of sensitivity of capacitive converter is conducted in process of its operation and measurement precision is enhanced by way of exclusion of random and systematic components of errors. EFFECT: enhanced measurement precision and conducting of stabilization of sensitivity of converter in process of its operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области акустических измерений, основанных на бесконтактных методах возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. The invention relates to the field of acoustic measurements based on non-contact methods of excitation and reception of ultrasonic vibrations.

В настоящее время емкостные преобразователи находят широкое применение в установках для прецизионного измерения акустических параметров материалов. Это обусловлено их широкополосностью как в режиме излучения, так и в режиме приема. Основной характеристикой, определяющей точность измерений с помощью емкостных преобразователей, является стабильность их чувствительности. В авт. св. N 1518777, N 1404925, описаны способы и устройства, обеспечивающие абсолютные измерения чувствительности преобразователей в режиме излучения и приема, заключающиеся в том, что аттестуемый преобразователь располагается на оптически прозрачной призме, а ультразвуковые колебания, излучаемые или принимаемые преобразователем измеряют с помощью лазерного интерферометра. Описанные устройства позволяют с высокой точностью определить параметры преобразователей, однако не обеспечивают контроль и стабилизацию их чувствительности в процессе работы. Currently, capacitive converters are widely used in installations for the precision measurement of acoustic parameters of materials. This is due to their broadband both in the radiation mode and in the reception mode. The main characteristic that determines the accuracy of measurements using capacitive transducers is the stability of their sensitivity. In auth. St. N 1518777, N 1404925, methods and devices are described that provide absolute measurements of the sensitivity of transducers in the radiation and reception modes, namely, that the certified transducer is located on an optically transparent prism, and the ultrasonic vibrations emitted or received by the transducer are measured using a laser interferometer. The described devices can accurately determine the parameters of the converters, however, they do not provide control and stabilization of their sensitivity during operation.

Ближайшим аналогом является решение, описанное в статье А.Н. Бондаренко, В.А. Луговой, А.И. Кондратьев "Тонкопленочный самоустанавливающийся емкостный преобразователь ультразвуковых сигналов", журнал "Приборы и техника эксперимента", 1988 г., стр. 197-199. Суть решения заключается в следующем:
- образец устанавливают в корпусе емкостного преобразователя, а затем с помощью винта прижимают контрэлектрод с твердым диэлектриком до соприкосновения с поверхностью образца;
- создают акустические колебания в образце;
- измеряют параметры акустических колебаний абсолютным методом, например, лазерным интерферометром;
- измеряют параметры акустических колебаний аттестуемым преобразователем;
- путем сопоставления результатов измерений абсолютным методом и емкостным преобразователем определяют его чувствительность;
- изменяя расстояние между образцом и контрлектродом, устанавливают требуемую чувствительность.
The closest analogue is the solution described in the article by A.N. Bondarenko, V.A. Lugovoi, A.I. Kondratyev "Thin-film self-aligning capacitive transducer of ultrasonic signals", journal "Instruments and experimental equipment", 1988, pp. 197-199. The essence of the solution is as follows:
- the sample is installed in the housing of the capacitive transducer, and then, with the help of a screw, a counter electrode with a solid dielectric is pressed until it contacts the surface of the sample;
- create acoustic vibrations in the sample;
- measure the parameters of acoustic vibrations by the absolute method, for example, a laser interferometer;
- measure the parameters of acoustic vibrations certified transducer;
- by comparing the measurement results with the absolute method and the capacitive transducer determine its sensitivity;
- changing the distance between the sample and the counter electrode, set the required sensitivity.

Недостатком описанного решения является то, что по данному способу невозможен контроль и подстройка чувствительности непосредственно в процессе работы емкостного преобразователя. The disadvantage of the described solution is that according to this method it is impossible to control and adjust the sensitivity directly in the process of operation of a capacitive converter.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности измерений путем контроля и стабилизации чувствительности емкостных преобразователей непосредственно в процессе работы. The aim of the proposed invention is to improve the accuracy of measurements by monitoring and stabilizing the sensitivity of capacitive converters directly in the process.

Цель достигается тем, что в способе контроля и стабилизации чувствительности, заключающемся в создании колебаний контрэлектрода преобразователя, выделяют колебания контрэлектрода и регулируют поляризующее напряжение в зависимости от их характерных параметров. The goal is achieved by the fact that in the method of monitoring and stabilizing the sensitivity, which consists in creating oscillations of the counter electrode of the converter, the oscillations of the counter electrode are isolated and the polarizing voltage is regulated depending on their characteristic parameters.

Существенность отличий способа заключается в том, что несмотря на известность создания колебаний контрэлектрода (см., например, статью Дробота Ю.Б. , Кондратьева А.И, Лугового В.А. "Возбуждение коротких упругих импульсов емкостным методом". Дефектоскопия, 1985 г., N 3), а также зависимости чувствительности емкостного преобразователя от поляризующего напряжения (см. там же) впервые используют колебания контрэлектрода для управления поляризующим напряжением). The significance of the differences of the method lies in the fact that despite the popularity of creating oscillations of the counter electrode (see, for example, the article by Drobot Yu.B., Kondratiev A.I., Lugovoi V.A. “Excitation of short elastic pulses by the capacitive method.” Defectoscopy, 1985 ., N 3), as well as the dependence of the sensitivity of the capacitive converter on the polarizing voltage (see ibid.), For the first time use counter-electrode oscillations to control the polarizing voltage).

На фиг. 1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ. In FIG. 1 shows a device that implements the proposed method.

Емкостной преобразователь по фиг.1 содержит контролектрод 1 с диэлектрической пленкой П, второй электрод 2, в качестве которого используется образец. Оба электрода подключены к источнику поляризующего напряжения 3, генератору электрических сигналов 4 и устройству выделения колебаний контрэлектрода 5. Устройство выделения колебаний соединено обратной связью с источником поляризующего напряжения. В качестве источника поляризующего напряжения 3 может быть использован любой стандартный выпрямитель с внешним управлением (например, Б5-50) с достаточным выходным напряжением. The capacitive converter of figure 1 contains a counter electrode 1 with a dielectric film P, a second electrode 2, which is used as a sample. Both electrodes are connected to a polarizing voltage source 3, an electric signal generator 4, and a counter electrode oscillation isolation device 5. The oscillation isolation device is connected in feedback to the polarizing voltage source. As a source of polarizing voltage 3, any standard rectifier with external control (for example, B5-50) with a sufficient output voltage can be used.

В качестве генератора 4, в режиме излучения, используется генератор, предназначенный для возбуждения ультразвуковых колебаний в образце 2. В режиме приема, можно использовать в качестве генератора, например, генератор типа Г5-63. Возможная схема реализации устройства выделения колебаний 5 показана на фиг. 2. Устройство состоит из входной цепи организованной элементами С, R, Д1, Д2, служащей для предотвращения от перегрузок, устройства выборки хранения 6 (УВХ), выполненного, например, на базе микросхемы 1100СК2, дифференциального усилителя 7, выполненного, например, на базе микросхемы 0544УД1. В процессе контроля и настройки чувствительности к устройству подключается осциллограф 8 типа С1-99.As a generator 4, in a radiation mode, a generator is used which is designed to excite ultrasonic vibrations in a sample 2. In a receiving mode, for example, a generator of the G5-63 type can be used as a generator. A possible implementation diagram of the vibration isolation device 5 is shown in FIG. 2. The device consists of an input circuit organized by elements C, R, D 1 , D 2 , which serves to prevent overloads, storage retrieval device 6 (UVX), made, for example, on the basis of microcircuit 1100SK2, differential amplifier 7, made, for example, based on the 0544UD1 chip. In the process of monitoring and adjusting sensitivity, an oscilloscope 8 of type C1-99 is connected to the device.

Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя (фиг. 1) реализуется следующим образом. The method of monitoring and stabilizing the sensitivity of a capacitive transducer (Fig. 1) is implemented as follows.

С помощью генератора 4 возбуждают колебания контрэлектрода 1, установленного на образце 2. Преобразованные емкостным преобразователем в электрический сигнал колебания контрэлектрода поступают на устройство выделения колебаний 5. Контроль чувствительности осуществляется по характерному параметру этого сигнала (например, по значению амплитуды сигнала в заданной точке). При отклонении характерного параметра от заданного значения вырабатывается сигнал обратной связи, поступающий на источник поляризующего напряжения 3, напряжение на выходе которого автоматически регулируется таким образом, чтобы этот сигнал обращался в нуль. Таким образом, производится стабилизация чувствительности емкостного преобразователя в процессе работы. Using a generator 4, the oscillations of the counter electrode 1 mounted on the sample 2 are excited. The oscillations of the counter electrode converted by the capacitive transducer into an electric signal are supplied to the oscillation isolation device 5. Sensitivity is controlled by the characteristic parameter of this signal (for example, by the value of the signal amplitude at a given point). When the characteristic parameter deviates from the set value, a feedback signal is generated, which is fed to the source of polarizing voltage 3, the voltage at the output of which is automatically adjusted so that this signal vanishes. Thus, the sensitivity of the capacitive converter is stabilized during operation.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность акустических измерений путем исключения случайных и систематических составляющих погрешностей, обусловленных нестабильностью чувствительности емкостных преобразователей. The proposed method allows to increase the accuracy of acoustic measurements by eliminating random and systematic components of errors due to the instability of the sensitivity of capacitive transducers.

Claims (1)

Способ контроля и стабилизации чувствительности емкостного преобразователя, заключающийся в создании колебаний контрэлектрода преобразователя, отличающийся тем, что в процессе работы выделяют колебания контрэлектрода и регулируют поляризующее напряжение в зависимости от их характерных параметров. The method of monitoring and stabilizing the sensitivity of a capacitive transducer, which consists in creating oscillations of the counter electrode of the converter, characterized in that during operation the oscillations of the counter electrode are isolated and the polarizing voltage is regulated depending on their characteristic parameters.
RU97120202A 1997-12-04 1997-12-04 Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter RU2140072C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97120202A RU2140072C1 (en) 1997-12-04 1997-12-04 Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97120202A RU2140072C1 (en) 1997-12-04 1997-12-04 Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97120202A RU97120202A (en) 1999-09-27
RU2140072C1 true RU2140072C1 (en) 1999-10-20

Family

ID=20199692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97120202A RU2140072C1 (en) 1997-12-04 1997-12-04 Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2140072C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0106345A2 (en) * 1982-10-18 1984-04-25 Honeywell Regelsysteme GmbH Measuring and linearizing circuit for a capacitive sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0106345A2 (en) * 1982-10-18 1984-04-25 Honeywell Regelsysteme GmbH Measuring and linearizing circuit for a capacitive sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Royer et al. Measurement of piezoelectric constants using an optical heterodyne interferometer
US3379972A (en) Non-contacting displacement gauge having a feedback means for controlling the vibration amplitude of the probe
JPH0529854B2 (en)
US5325339A (en) Absolute calibration technique for broadband ultrasonic transducers
US4810922A (en) Damping decoupled oscillator using a high impedance crystal
CN104931833A (en) Photoelectric detector amplitude-frequency response calibration method
GB1212367A (en) A high frequency signal level measuring instrument
RU2140072C1 (en) Method testing and stabilizing sensitivity of capacitive converter
US5600251A (en) Surface electric potential sensor drive and induction noise cancellation circuit
RU2137118C1 (en) Self-calibrating capacitive converter
Uhlendorf et al. Ultrasonic absorption and velocity measurements at mW peak power level in the range 50-500 MHz with variable pathlength cell
RU2098776C1 (en) Method studying periodic vibrations
SU1160321A1 (en) Device for measuring amplitude values of a.c.electric signals
SU1714381A1 (en) Acoustic vibration amplitude tester
RU2031374C1 (en) Acoustooptical spectrometer
Zhang et al. An approach for vibration measurement based on laser frequencysplitting technology
RU2144284C1 (en) Method for calibration of reversible piezoelectric transducer and device which implements said method
SU716135A1 (en) Method of non-destructive quality control of piezoelements
SU1150504A1 (en) Optical electronic pressure pickup
CN119573861A (en) Cavity length modulated FP interferometric optical acoustic sensor and calibration method
SU1232950A1 (en) Method of calibrating vibro-measuring apparatus with piezoelectric transducer
SU864592A1 (en) Device fo absolute graduating of hydrophones
Aston et al. The measurement of frequencies in the range 10,000 to 50,000 Mc/s
SU1408238A1 (en) Device for contactless measurement of vibration parameters
RU2001114061A (en) METHOD AND DEVICE FOR TESTING FOR MULTI-CYCLE FATIGUE Longevity