Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Возбуждение пьезокерамики (УЗ преобразователь)
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Вопросы аналоговой техники
Страницы: 1, 2
Владимир
Цитата
Цитата
Посмотрел Sonox503 от Ceramtec и ЦТС-19 - больших различий не нашёл

Да для этих задач может быть пока без разницы. Это вылезет в скважине. А России в них бывают высокие температуры.
Эта поплывет выше 140. У нас уже на 90 поплыла. Но это в средстве измерения.
Тут качественный измерения это пройдет, но выше 140 пшик по идее получится

Нет сори. По температуре снимается. Эож только в обсадной колонне krapula.gif
Myron
Цитата(Владимир @ Sep 27 2009, 10:17) *
Это так. Но до трубы тоже есть дистанция. Это облегчает

А что, аппаратура в трубе строго позиционирована по центру? Да и наверное диаметры труб варьируются в разы?

Цитата(Владимир @ Sep 27 2009, 10:17) *
О! Ну для начало очень даже неплохо. Еще разочка 2 да в 2-3 местах - смотришь и порядочек найден в отношении сигнал/помеха smile.gif

Дык уже порядок в с/ш, еще бы порядок и 40дБ - может достаточно будет? Каков реальный уровень отраженного сигнала на приеме в разах от переданного?
Владимир
Цитата(Myron @ Sep 27 2009, 19:29) *
А что, аппаратура в трубе строго позиционирована по центру? Да и наверное диаметры труб варьируются в разы?


Дык уже порядок в с/ш, еще бы порядок и 40дБ - может достаточно будет? Каков реальный уровень отраженного сигнала на приеме в разах от переданного?


есть механизмы центрирования.
Не трубы стандартные. Там значений диаметров раз, два и обчелся
А аппаратура и вообще может быть на один диаметр. (внутренний конечно)
Сигнал/Шум там не меряют. Там нет шумов. Только полезный сигнал smile.gif Или от одной стенки, или от второй, или от
Но вот помеха в нем сидит. Если и ее научится обрабатывать, так и она сигналом Станет biggrin.gif
Вот на фоне помехи, шумов не видно
bullit
Владимир: что в обсаженной (т.е. есть металлическая труба и она зацементирована), что не в обсаженной (просто дырка в земле :-))))) ), температура практически одна и таже. Если конечно жидкости не "гуляют" (промывочная или нефть сама), но изменения от статического не сильно изменятся. Ну а диапазон до 125 градусов. Но так-то ориентация на 150, 175 градусов. Стремиться к этому надо.

Аппаратуру центрируют в скважине. А диаметр труб обычно в одной скважине не меняют. Смысла нет. Может поменяться их толщина, ввиду того что разные производители, или технология изготовления или ещё что-то. Всё таки на глубину в 2 км, труб длиной 25 метров (точно длину не помню) уходит порядка 80, получается. И туда могут попасть остатки от других скважин.

Ну сигнал/шум меня пока не сильно волнует, хотя бы потому, что как мне кажется, если с керамики можно получить 1-2 периода зондирующего импульса, т.е. потом импульс утихает, то и механика получается затихать должна? Правильно я думаю? Отсюда вывод, сигнал шум будет выше. Одно плохо (но пока точно не подтверждено на практике): с увеличением напряжения возбуждения от 30 В до 100 В увеличивается мощность зондирующего импульса, и уровень хвостов(шумов) тоже. Но кто знает, вдруг на уровне 250 вольт возбуждения, шумы (они же хвосты) не такие сильные будут, по сравнению с полезным сигналом. Но и тут засада: а если отраженка будет, но слабая и на уровне шумов....

Владимир, а Вам приходилось решать такую задачу?
И аппаратуру скважинную разрабатывали (телевизор)?
Владимир
Цитата
Владимир: что в обсаженной (т.е. есть металическая труба и она зацементирована), что не в обсаженной (просто дырка в земле :-))))) ), температура практически одна и таже.

Ну как правило, чем ниже, тем теплее. Но аномалии везде бывают.
Цитата
обсаженной (т.е. есть металическая труба и она зацементирована), что не в обсаженной (просто дырка в земле :-))))) ),

Это я знаю. Но вне обсаженной нет трубы.
То есть в своей задаче вы хотите большего, смотреть не только трубу но и весь ствол скважины?
Цитата
И туда могут попасть остатки от других скважин
могут. Но внутренний блюдут. Туда же опускают зонды, если что не так, застрять могут.
Цитата
если с керамики можно получить 1-2 периода зондирующего импульса
нет периодов 5-10 будет до 10-кратного затухания, на первый можно и нужно делать максимальными
Цитата
то и механика получается затихать должна? Правильно я думаю? Отсюда вывод, сигнал шум будет выше
Не так . Шум как был так и останется, Помеха упадет. Давайте ка к шуму относитьть, чье происхождение мы не выяснили. То что вы видите это помеха, пробравшаяся по более короткому пути, тут ульразвуковой изоляции добиваться надо, + затухание керамики и механики--- тут демпфирование, и давить все давить.
Цитата
с увеличением напряжения возбуждения от 30 В до 100 В увеличивается мощность зондирующего импульса, и уровень хвостов(шумов) тоже.
Хвост это не шумы а помеха. Она пропорциональна сигналу и зависит не столько от амплитуды зондирования, сколько от ультразвуковой изоляции излучателя/приемника. А вот смотреть дальше и глубже это позволит
Цитата
Владимир, а Вам приходилось решать такую задачу?
Подобную- Да
Цитата
И аппаратуру скважинную разрабатывали (телевизор)?
Скважинную да. Конкретно телевизор- нет
bullit
Цитата(jam @ Sep 26 2009, 01:04) *
Колебания керамики вместе с демпфером. Конструкция демпфера должна быть симметричной, чтоб не возникали крутильные и прочие колебания.

Если я не ошибаюсь (поправьте меня), чем больше масса демпфера, тем ниже его механическая частота, отсюда: если 1МГЦ керамику закрепить например к подошве ботинка biggrin.gif , то вроде как колебания в подошве от керамики не должны быть. Другое дело не каждый ботинок демпфер. Как я понимаю необходимо иметь демпфер с акустическим сопротивлением больше, чем сама керамика. И с высоким затуханием УЗ колебаний. К сожелению в литературе этот момент как-то расплывчато описан.
И как я понял все эти хвосты от механики, не более чем акустические колебания в самой керамике. ну + емкость конечно. А как сделать так чтоб "звуки" в керамике не бегали? Правильно: в месте контакта керамика-демпфер, должно быть высокое затухание или поглощение полное в демпфер.

Народ, если я не прав Вы мне скажите. А то я могу очень сильно "заблудиться".

По поводу
Цитата
Хвост это не шумы а помеха. Она пропорциональна сигналу и зависит не столько от амплитуды зондирования, сколько от ультразвуковой изоляции излучателя/приемника. А вот смотреть дальше и глубже это позволит
Что за "ультразвуковая изоляция излучателя/приемника"? Что Вы понимаете под этим?
Владимир
Цитата(bullit @ Sep 28 2009, 09:03) *
По поводу Что за "ультразвуковая изоляция излучателя/приемника"? Что Вы понимаете под этим?


Ликвидация путей распространиения ультразвука, дляна которрых короче чем отполезного сигнала.
В целом помеха может и быть, но она должна быть после полезного сигнала. А та что приходит раньше-- надо находить от чего и бороться с этим.
jam
Цитата(bullit @ Sep 28 2009, 10:03) *
Если я не ошибаюсь (поправьте меня), чем больше масса демпфера, тем ниже его механическая частота, отсюда: если 1МГЦ керамику закрепить например к подошве ботинка biggrin.gif , то вроде как колебания в подошве от керамики не должны быть. Другое дело не каждый ботинок демпфер. Как я понимаю необходимо иметь демпфер с акустическим сопротивлением больше, чем сама керамика. И с высоким затуханием УЗ колебаний. К сожелению в литературе этот момент как-то расплывчато описан.

Тут важно волновое сопротивление среды - есть в справочниках, считается как отношение плотности к скорости звука. Что бы не было отражения от границы сред , волновое сопротивление должно быть равно, при этом будет наилучшее демпфирование. Поскольку скорость звука в демпфирующих материалах низка, то для этого требуется плотность выше , чем у керамики.
Мне сложно оценить какой демпфер нужен, поскольку этой темой не занимался, но наверное что-то композитное со свинцом.Из плотных материалов свинец имеет уникально плохие акустические свойства, что в данном случае полезно.
А кроме нижней резонансной частоты есть ещё и гармоники - доводилось вот видеть сотни мегагерц...
Если добротность материала демпфера больше чем у керамики (80), то с увеличением массы "демфера" общая добротность системы будет возрастать . Однако конструкция демпфера важней чем материал - но ничего конкретного подсказать не берусь - сложное это дело - когда занимался ультразвуком, то все догадки приходилось проверять на практике и результаты были в основном от неожиданных до непонятных.Пришлось даже программу писать для расчёта, что бы как-то это всё осмыслить - но на ваших частотах ничего так просто не посчитать, поскольку волновые уравнения дают приемлимые результаты только до четверти длины волны в сечении керамики ( это доли миллиметра на этих частотах) - далее только метод конечных элементов. Акустические свойства сильно зависят от геометрии , поэтому в литературе можно найти только скорость звука в тонком стрежне, волновое сопротивление и добротность для лонгитудинальных колебаний на разных частотах.
Хотя подождём, что за книжки выдаст alexkok.
ps Как считается волновое сопротивление уже запамятовал - надо книжки смотреть,может быть и как произведение или корень из него.... помню лишь что плотность и скорость звука...
Владимир
Цитата
на практике и результаты были в основном от неожиданных до непонятных

+1 Золотое отверждение smile.gif
alexkok
Цитата(jam @ Sep 28 2009, 12:38) *
Тут важно волновое сопротивление среды - есть в справочниках, считается как отношение плотности к скорости звука. Что бы не было отражения от границы сред , волновое сопротивление должно быть равно, при этом будет наилучшее демпфирование. Поскольку скорость звука в демпфирующих материалах низка, то для этого требуется плотность выше , чем у керамики.

В акустике используют в качестве трансформаторов рупоры, вероятно и тут можно применить.
Цитата
Хотя подождём, что за книжки выдаст alexkok.

Положил сюда: slil.ru/28024621 slil.ru/28024627
jam
Цитата(alexkok @ Sep 28 2009, 23:10) *
В акустике используют в качестве трансформаторов рупоры, вероятно и тут можно применить.

Положил сюда: slil.ru/28024621 slil.ru/28024627

Рупоры как и трансформаторы на П-контуре требуют высокой добротности.
alexkok
Цитата(jam @ Sep 29 2009, 01:07) *
Рупоры как и трансформаторы на П-контуре требуют высокой добротности.

Это Вы их с фазоинверторами перепутали.
jam
Цитата(alexkok @ Sep 29 2009, 02:15) *
Это Вы их с фазоинверторами перепутали.

Ну не должен бы - работал по теме 5 лет - правда это было 10 лет назад....
Любая трансформация импеданса за счёт отражений требует добротности... Если в ступенчатом трансформаторе мы можем интуитивно указать фазу и амплитуду (хотя на практике оказывается , что не можем), то в гиперболическом, который имеет частный случай ступенчатого, уже становится сложно (это кстати колокол), а конический рупор сводится тоже к гиперболическому. Для ультразвука конические преобразователи используются лишь из-за дешевизны изготовления, но они проигрывают в нагрузочной способности гиперболе (неравномерное распределение напряжений приводит к увеличению массы, а кроме того , коэффициент трансформации ниже).
alexkok
Цитата(jam @ Sep 29 2009, 03:15) *
Ну не должен бы - работал по теме 5 лет - правда это было 10 лет назад....
Любая трансформация импеданса за счёт отражений требует добротности... Если в ступенчатом трансформаторе мы можем интуитивно указать фазу и амплитуду (хотя на практике оказывается , что не можем), то в гиперболическом, который имеет частный случай ступенчатого, уже становится сложно (это кстати колокол), а конический рупор сводится тоже к гиперболическому. Для ультразвука конические преобразователи используются лишь из-за дешевизны изготовления, но они проигрывают в нагрузочной способности гиперболе (неравномерное распределение напряжений приводит к увеличению массы, а кроме того , коэффициент трансформации ниже).

Древний граммофон - пример широкополосного рупора.
Вот ещё одна книга, там и о рупорах есть, NDT
АНТОН КОЗЛОВ
Цитата(bullit @ Sep 27 2009, 21:28) *
Ну а диапазон до 125 градусов. Но так-то ориентация на 150, 175 градусов. Стремиться к этому надо.

У вас в Уфе в СКБ ГФП при царе горохе уже упражнялись с подобными приборами (типа АКЦ). Излучатель был магнитострикционный, а в качестве приемника использовали гидрофон. Использовались уловки типа акустического лабиринта. Но настоящие проблемы связаны с высокой температурой. С лампочками не работали?
bullit
Уважаемые, alexkok и jam, Вы не забывайте, что у меня излучатель и приёмник совмещены. Хотя расмотреть вариант раздельных, можно. Другое дело как эта конструкция поведёт себя в трубе (фокусировка не будет мешать?).
to АНТОН КОЗЛОВ: Считайте что я работаю там. Правда щас название немного изменилось. + аппаратура о которой вы пишите, является интегральной - не сканер.
Ну а вопросы высокой температуры у нас остро не стоит. Есть аппаратура которая работает на 175 градусов. Другое дело срок работы снижен. Но это уже другой вопрос.

to alexkok? спасибо за книги, буду читать.
jam
Цитата(alexkok @ Sep 29 2009, 04:34) *
Древний граммофон - пример широкополосного рупора.
Вот ещё одна книга, там и о рупорах есть, NDT

Спасибо за книжку - почитаю перед сном...
А насчёт граммофона - собственная резонансная частота рупора граммофона лежит в диапазоне 3-10кгц(в вакуме, в зависимости от его размера), Граммофон по моим представлениям выше 3-4 кгц ничего не воспроизводит...поэтому железка непосредственно за трансформацию не отвечает - ну может быть звенит на высоких частотах...Согласование импеданса излучателя со средой происходит в воздухе внутри рупора - т.е средой является воздух, а рупор отражателем. Воздух это немного другая среда чем твёрдое тело - насколько я помню в газе происходит адиабатическое сжатие а в твёрдых телах доля всестороннего сжатия минимальна ( менее 3%), это даёт разницу на высоких частотах у раскрыва рупора - звуковая волна на выходе остаётся боле-менее похожей на плоскую ... Добротность воздуха не высока, поскольку он нагружен на окружающую среду -поэтому рупор получается довольно широкополосным...
Alhen
Добрый день,
по поводу возбуждения думаю что HV739 не плохая микросхема. Но попробывавть ее не удалось, вместо этой микросхемы руководство приобрело готовый комплекс Функциональные модули фирмы DSP-Soft в формате National Instruments SCXI для ультразвуковых контрольно-измерительных систем. Аппараты крутые, там уже все готово для использования, пока испытать их тоже не удалось текущие проекты потребовали всех сил для завершения.
gregory
Цитата(stells @ Sep 25 2009, 10:27) *
что значит "в противофазе"? в смысле двуполярный? и какая схема "не очень"?




Кажется, о подобном уже писали. Сразу после первого радиоимпульса. подается второй , фаза заполнения которого отличается на 180 градусов. Звон после этих двух импульсов гасится. Речь идет о схемах гашения звона. В пьезокерамике это может оказаться недостаточно эффективным , так как коэффициент электромеханической связи недостаточно велик, а есть еще механический звон
alexkok
Цитата(jam @ Sep 29 2009, 14:36) *
Согласование импеданса излучателя со средой происходит в воздухе внутри рупора - т.е средой является воздух, а рупор отражателем. Воздух это немного другая среда чем твёрдое тело - насколько я помню в газе происходит адиабатическое сжатие а в твёрдых телах доля всестороннего сжатия минимальна ( менее 3%), это даёт разницу на высоких частотах у раскрыва рупора - звуковая волна на выходе остаётся боле-менее похожей на плоскую ...

Мы просто говорим о разных вещах.
Я имел ввиду рупор заполненный водой и работающий как широкополосный трансформатор.
Вы же описываете "рупор" твердотельный и реально более близкий к полуволновому трансформатору.
jam
Цитата(alexkok @ Sep 30 2009, 11:08) *
Мы просто говорим о разных вещах.
Я имел ввиду рупор заполненный водой и работающий как широкополосный трансформатор.
Вы же описываете "рупор" твердотельный и реально более близкий к полуволновому трансформатору.

Может быть с водой оно тоже не просто - наверно везде своя специфика -я то работал в силовом ульразвуке на частотах 20-50кГц - в основном на 20кГц - ничего широкополосного увы не было...
При постоянной мощности порядка квт в стержне 1-2см большие потери приводят к выходу техники из строя - поэтому наверно и критерии широкополосности у нас разные.
bullit
Нашел датчик от толщиномера. Говорят мол до 250 В возбуд, длительностью пол периода (т.е. для датчика 1,8 Мгц, получается 278 нс). Подключил к своей схеме. Козебяка какая-то. Хвосты большие. Импульс какой-то растянутый.
Думается мне в схеме запуска излучателя проблема. IRF640 фронт не даёт. Очень сильно от амплитуды возбуждения зависит...
Кто подскажет схемотехнику? И может ключ какой подходящий?
Владимир
Цитата(bullit @ Oct 6 2009, 10:47) *
Нашел датчик от толщиномера. Говорят мол до 250 В возбуд, длительностью пол периода (т.е. для датчика 1,8 Мгц, получается 278 нс). Подключил к своей схеме. Козебяка какая-то. Хвосты большие. Импульс какой-то растянутый.
Думается мне в схеме запуска излучателя проблема. IRF640 фронт не даёт. Очень сильно от амплитуды возбуждения зависит...
Кто подскажет схемотехнику? И может ключ какой подходящий?

Ну ясень пень. про козебяку. Согласовывать надо
На 640 работали и на 2 мегагерца, На верно можно было и больше, но не было необходимости.
Ну схема запуска, точнее формирователь-- песня еще та.
alexkok
Цитата(bullit @ Oct 6 2009, 11:47) *
Кто подскажет схемотехнику?

Что-то типа Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Ошибочка, второй транзистор с p каналом надо.
Цитата
И может ключ какой подходящий?

Что-нибудь типа FDU3N40
Alex_7
Может быть кто-нибудь подскажет как минимизировать звон пьезоизлучателей? Например, MA40E8-2. На него заявлена мертвая зона 20см, но даже при одиночном импульсе накачки сигнал на фоне звона видно только на 35-40см.
Шунтирование резистором проблему не решает.
bullit
to alexkok: Применяю сейчас схему где стоит верхний ключ, и просто коммутирует преобразователь, нагруженный на 200 Ом. При этом нет хвостов, а уровень нуля "устаканивается" уже через 5-6 мкс. У меня "мертвая зона" гораздо больше.
Другое дело схему которую вы предлогаете, имеет, имхо, недостатки: при "отпускании" (размыкании) первого ключа, через керамику и резистор потечёт ток, который "создаст" постоянную составляющую + потом включаем второй транзистор, и опять при его размыкании, бросок напряжения будет. Не знаю конечно что будет, но уверен, не очень хорошо. + этот способ не очень хорош, для коммутации высокого напряжением (~250 вольт). Сами понимаете броски не малые будут (по сравнению с уровнем сигнала).
Странно, но только эту схему и встречал.

to Alex_7: может длительность возбуждающего импульса большая? Должна быть порядка половины 1/f.
alexkok
Цитата(bullit @ Oct 7 2009, 20:24) *
to alexkok: Применяю сейчас схему где стоит верхний ключ, и просто коммутирует преобразователь, нагруженный на 200 Ом. При этом нет хвостов, а уровень нуля "устаканивается" уже через 5-6 мкс. У меня "мертвая зона" гораздо больше.

Если все и так хорошо, что Вы ещё хотите?
Цитата
Другое дело схему которую вы предлогаете, имеет, имхо, недостатки: при "отпускании" (размыкании) первого ключа, через керамику и резистор потечёт ток, который "создаст" постоянную составляющую + потом включаем второй транзистор, и опять при его размыкании, бросок напряжения будет. Не знаю конечно что будет, но уверен, не очень хорошо. + этот способ не очень хорош, для коммутации высокого напряжением (~250 вольт). Сами понимаете броски не малые будут (по сравнению с уровнем сигнала).
Странно, но только эту схему и встречал.

Схема взята с одной из книг и добавлен второй транзистор.
В ней, как я понял, короткий импульс получается дифферренцирующей цепочкой.
Alex_7
Цитата(bullit @ Oct 7 2009, 23:24) *
to Alex_7: может длительность возбуждающего импульса большая? Должна быть порядка половины 1/f.


Длительность возбуждающего импульса половина 1/f.
Накачку делаю стабилизированным постоянным напряжением.
При трансформаторной накачке звон заметно меньше.
bullit
to alexkok: я думал это применяемая Вами схема. А так конечно меня всё устраивает.

Цитата
При трансформаторной накачке звон заметно меньше.
to Alex_7: Значит Вам надо индуктивность ставить паралельно датчику. Но если датчик работает и как приёмник - то это не есть гут.
Владимир
Цитата(alexkok @ Oct 6 2009, 23:52) *
Что-то типа Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Ошибочка, второй транзистор с p каналом надо.

Ну да, э то в самом простейшем.
Цитата
Странно, но только эту схему и встречал.

Ну, кто ж отдаст тарелочку с голубой каемочкой smile.gif
Хотя все тоже туфта. Очень важно привязка к конкретному проекту.
Правильно поставленное ТЗ-- 90% успеха.
По памяти у нас там доходило до 10 полупроводников в схеме.
Но вам это не пойдеть
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.