Файл: Виглин, С. И. Преобразование и формирование импульсов в автоматических устройствах учеб. пособие.pdf

Чтобы обеспечить требуемую величину коэффициента взаимной индукции, катушки должны быть расположены на расстоянии, 'Ко­ торое определяется коэффициентом связи:

2 М _ т2— 1

(11.67)

LM ~ т- +"1 '

При т— 1,4 коэффициент связи к —0,33.

Вычислим длительность фронта для искусственной линии, со­ ставленной из звеньев типа т, для чего воспользуемся формулой (11.54). Заменяя L и С согласно формулам (11.61), получим

(П.68)

Соотношение (11.68) показывает, что если звенья типа к и т имеют одинаковые индуктивности и емкости (L=Ll и С=С,), то во втором случае мы получаем меньшую длительность фронта при щ>1. Это происходит потому, что последовательно с емкостью С\ включается дополнительная индуктивность Ь2, что приводит к рас­ ширению полосы пропускания.

Таким образом, искусственная линия из звеньев т позволяет получить импульс с меньшими искажениями. Однако конструктив­ но такую линию выполнить труднее, так как необходимо обеспе­ чить взаимную магнитную связь между индуктивностями соседних полузвеньев.

§11.9. УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ

Спомощью искусственных линий не удается практически осу­ ществить задержку импульсов свыше 100 мксек. Для получения большей задержки приходится увеличивать либо число звеньев п, либо параметры одного звена L и С, что приводит к сильным ис­ кажениям формы импульса на выходе.

75

В электрических линиях задержки по существу используется конечная скорость распространения электромагнитных волн, имею­ щая большую величину. Чтобы задержать электрические сигналы на длительное время (сотни—тысячи микросекунд), можно приме­ нить ультразвуковые волны, которые распространяются с гораздо меньшей скоростью.

На рис. 11.40 представлена блок-схема задерживающего уст­ ройства с ультразвуковой линией задержки. Оно состоит из пере-

Рис. 11.40. Схематическое устройство ультразвуковой линии задержки.

дающего и приемного электроакустических преобразователей, в качестве которых применяются пьезоэлектрические кристаллы (пластинки из кварца), и акустической среды, помещаемой между ними, в которой могут распространяться ультразвуковые волны.

Работа ультразвуковой линии задержки заключается в следую­ щем. Электрические импульсы, подаваемые на вход устройства, вызывают механические колебания кварцевой пластинки передаю­ щего электроакустического преобразователя. Благодаря механи­ ческому контакту пластинки с акустической средой в ней распро­ страняется с конечной скоростью v3B ультразвуковая волна, ко­ торая спустя некоторое время достигает противоположного кон­ ца линии, где размещается кварцевая пластинка приемного элект­ роакустического преобразователя, также имеющая механический контакт- с акустической средой. Ультразвуковая волна вызывает механические колебания этой пластинки, которые вследствие пье­ зоэлектрического эффекта приводят к появлению во внешней це­ пи на выходе электрического импульса, задержанного относитель­ но импульса на входе на время задержки

задержки как видеоимпульсов, так и радиоимпульсов. Однако при передаче видеоимпульсов возникают чрезвычайно сильные иска­

76

жения, связанные с тем, что ударное возбуждение передающего кварцевого контура существует в течение длительного времени пос ­ ле окончания импульса. Поэтому практически используют ультра­ звуковую линию только для задержки радиоимпульсов, причем частоту заполнения импульса выбирают равной собственной час­

тоте кварцевого контура. Это уменьшает искажения импульсов. Чтобы размеры кварцевых пластинок не были чрезмерно велики, ультразвуковую линию обычно проектируют для задержки радио­ импульсов на частотах от 1 до 30 мггц.

Если ультразвуковая линия применяется для задержки видео­ импульсов, то устройство усложняется, так как на входе нужно ставить генератор ударного возбуждения для преобразования видеоимпульсов в радиоимпульсы, а на выходе — детектор для обратного преобразования.

Конструкция ультразвуковой линии задержки должна обеспе­ чить по возможности неискаженную передачу радиоимпульсов, а также стабильность времени задержки. Так как скорость распро­

странения цзв зависит от температуры, то в качестве акустической среды не применяют газы, имеющие сравнительно большой тем­ пературный коэффициент.

Искажения импульсов зависят глазным образом от свойств акустической среды и типа распространяющихся в ней воли, а также от качества механического контакта между электроакусти­ ческими преобразователями и акустической средой. Очевидно, он

должен быть выполнен так, чтобы не было отражения. Наилуч­ ший механический контакт обеспечивается, если акустической сре­ дой служит жидкость. Наиболее часто применяют ртуть или воду.

Ртутные линии задержки обладают наибольшей полосой пропус­ кания и дают, следовательно, минимальные искажения сигналов. Но в водяных линиях задержки затухание сигналов меньше, чем

в ртутных. Ртутные или водяные линии представляют собой тру­ бу, заполненную жидкостью, которая с обоих концов соединяется с блоками электроакустических преобразователей.

В последнее время разработаны твердые ультразвуковые ли­ нии, где в качестве акустической среды применяют различные сплавы. Хотя скорость распространения и затухание ультразвуко­

вых волн в металлах больше, чем в жидкостях (следовательно, габариты устройства могут возрасти), а также труднее осущест­

вить контакт кристалла кварца с твердой акустической средой, тем не менее твердые ультразвуковые линии весьма перспективны,

гак как обладают важными достоинствами: малым температурным коэффициентом скорости распространения и механической проч­ ностью.

В таблице 11.1 приведены свойства некоторых акустических сред.

77

Свойства акустических сред

* Опытным путем с достаточной достоверностью установлено, что затуха­ ние в жидкостях изменяется как квадрат частоты, а в большинстве твердых тел оно изменяется приблизительно как первая степень частоты.

78

Г Л А В А 12

ФОРМИРУЮЩИЕ ЦЕПИ

В практических приложениях импульсной техники широкое при­ менение находят короткие импульсы с крутым фронтом и спадом. Они-используются при импульсном методе измерения расстояний, для .кодирования сообщений, в цифровых вычислительных маши­ нах. В настоящей главе рассматриваются различные электрические цепи; служащие для формирования импульсов, форма которых близка к прямоугольной.

концов линия зарядится до напряжения Е. После этого замыка­ ется ключ К2 и размыкается ключ К\. К правому концу линии под­ ключается нагрузка /?„, а источник питания оказывается отклю­ ченным. Теперь заряженная линия разряжается на нагрузку /?„. Очевидно, ток и напряжение на нагрузке существуют до тех пор, пока линия полностью не разрядится,

79