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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Profondimetro ad ultrasuoni. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Indicatori, rivelatori, metal detector La misurazione della profondità del fondo dell'area dell'acqua o - la ricerca di oggetti sommersi è possibile con l'aiuto di un misuratore di profondità ad ultrasuoni, il cui schema e una breve descrizione sono riportati di seguito. Il principio di funzionamento del dispositivo si basa sul riflesso di impulsi ultrasonici a breve termine dal fiume o dal fondo del mare. In questo caso non viene misurato il tempo di passaggio degli impulsi nella colonna d'acqua (la velocità del suono nell'acqua è di 1500 m/s), ma il numero di impulsi riflessi nell'unità di tempo. La profondità di penetrazione degli impulsi ultrasonici è determinata dalla potenza della radiazione e dalla sensibilità del dispositivo ricevente. Nel dispositivo descritto, non supera i 20 m.
Il profondimetro è composto da due parti: un sensore magnetostrittivo e un'unità elettronica. Il sensore magnetostrittivo (il suo dispositivo è mostrato in Fig. 1) è un'asta di nichel 4, fissata con un anello di rame 1 nell'alloggiamento 2. Un telaio 5 è posto sull'asta con bobine 3 avvolte su di essa, sigillate con una guarnizione di sughero 6. Le vibrazioni ultrasoniche (la loro ampiezza è massima alle frequenze di risonanza) dell'asta di nichel e della piastra 7 vengono trasferite all'ambiente acquatico. Per escludere fluttuazioni del livello dell'acqua nella presa del sensore, viene chiusa con una membrana di gomma di 0,5-0,8 mm di spessore, che viene tenuta con una benda 9. Durante le misurazioni, l'acqua viene versata nella presa attraverso il foro 8. L'unità elettronica (Fig. 2) è costituita da un generatore di ultrasuoni montato sui transistor T1, T2, un modulatore sui transistor T3, T4, un ricevitore di impulsi riflessi T5-T8 e un indicatore a lancetta, la cui scala è calibrata in metri di profondità.
Un generatore push-pull con feedback capacitivo genera vibrazioni ultrasoniche con una frequenza di 40 kHz. Il carico del generatore è il circuito formato dalla bobina L4 (è avvolto su un'asta di ferrite chiusa con una sezione trasversale di 2 cm2) e condensatore C2. I dati specifici di queste quantità non sono riportati nell'originale. Sono selezionati in base all'induttanza misurata (con uno dei metodi noti) dell'avvolgimento di eccitazione del vibratore L1 (1500 giri di PEL 0,35), che a sua volta dipende fortemente dalla qualità del nucleo del vibratore. Quando un atomo, va tenuto presente che l'induttanza L1 e la capacità del condensatore C1 formano un circuito risonante in serie, che è coordinato con il circuito del generatore utilizzando la bobina di accoppiamento L3.Il numero di giri L3 si trova anche empiricamente. La bobina di polarizzazione L2 ha 3000 giri di filo PEL 0,15, il suo valore di induzione è 0,5 T. In serie con L2, l'induttore Dr1 è collegato, impedendo la penetrazione delle oscillazioni di frequenza ultrasonica nel circuito di polarizzazione. Il valore dell'induttanza dell'induttore è 0,25-0,3 gn. Il multivibratore (transistor T3, E4) viene utilizzato nel dispositivo come modulatore e frequenzimetro. La costante di tempo del suo circuito di base è di 600 µs. Gli impulsi negativi vengono rimossi dal collettore T3, che controlla il funzionamento del generatore di ultrasuoni. Il valore richiesto della tensione di impulso è impostato dai resistori variabili R3, R4. Nello stesso circuito è incluso un voltmetro CC con un valore limite di 10 V, che misura il valore medio della tensione di impulso. Inoltre, il multivibratore, insieme al transistor T5, svolge le funzioni di un interruttore elettronico che chiude l'ingresso del ricevitore per il tempo di invio dell'impulso di sondaggio e lo apre quando viene ricevuto l'impulso riflesso. Il ricevitore include un amplificatore sui transistor T6-T8 e un rilevatore su un diodo D1 Gli impulsi riflessi ricevuti dal sensore (in questo caso viene utilizzato l'effetto magnetostrittivo inverso) sono amplificati da un amplificatore a tre stadi, all'ingresso di cui viene acceso un circuito selettivo sintonizzato su una frequenza di 40 kHz, e vengono rilevati tramite un condensatore C16 entrare nel circuito di base del transistor T4, avviando il multivibratore. Poiché il numero di impulsi riflessi per unità di tempo dipende dalla profondità, quando quest'ultima cambia, la frequenza di trigger del multivibratore cambia. La calibrazione iniziale del dispositivo viene eseguita a una profondità nota di 3 m Il vibratore è immerso nell'acqua e la corrente consumata dal generatore è impostata a 4 mA con resistori variabili R6 R60 ". La lettura del voltmetro è calibrata con un segno di 3 M. La corrente assorbita dal generatore dovrebbe diminuire all'aumentare della profondità.La profondità massima corrisponderà alla deviazione minima dell'ago del profondimetro. Letteratura
Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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