DE962978C - Verstaerkerschaltung mit nichtlinearer Verstaerkungscharakteristik fuer Impulsempfangsanlagen, insbesondere fuer Ultraschall-untersuchungen von Gegenstaenden - Google Patents

Description

• Verstärkerschaltung mit nichtlinearer Verstärkungscharakteristik für lmpulsempfangsanlagen, insbesondere für Ultraschalluntersuchungen von Gegenständen Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkerschaltung mit nichtlinearer Verstärkungscharakteristik, die Signalspannungen einer vorbestimmten Amplitude nicht durchläßt; während sie eine Verstärkung für alle anderen Signal.spannungen vornimmt, die eine Funktion der Differenz zwischen der zuletzt genannten Signalspannung und der nicht verstärkten Signalspannung ist.
• Eine solche Anordnung eröffnet eine Reihe neuer Möglichkeiten. Bei der Untersuchung von. Gegenständen durch Aussendung von Ultraschallsignalen z. B. und Messung des Zeitintervalis, der zwischen der Aussendung des Impulses und seiner Reflexion im Innern des Gegenstandes verstreicht, ist es wünschenswert, von dem Verstärker die ausgesandten Impulse fernzuhalten, die eine so große Amplitude haben, daß sich eine sehr lange Abklingzeit ergibt. Während d.ieser Zeit können Reflexionen nicht festgestellt werden.
• Die Erfindung geht von einer Verstärkerschaltung mit nichtlinearer Verstärkungscharakteristik für ImpulsempfangsauJagen, insbesondere für die Ultraschalluntersuchung von Gegenständen, aus, die zwei Elektronenröhren aufweist, deren Steuer- gitter je an einen Abgriff eines von zwei Spannungsteilern. angeschlossen ist und in der die Ka-Kathode der ersten Rohre mit der Kathode der zweiten Röhre verhun,dell ist, um ein Signal an, die Kathode der zweiten. Röhre zu legen, das dem Signal an dem Abgriff des ersten Spannungsteilers en.tspricht. Diese Schaltung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsteiler einen Widerstand mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie enthält und der erste Spannungsteiler einen einsellbaren Widerstand aufweist, um das Ausgangssignal der zweiten Röhre zu Null zu machen, wenn. ein Signal der gleichen vorgespannten. Amplitude an beide Spannungsteile angelegt wird, so daß nur ein Signal von kleinerer oder größerer Amplitude infolge der Widerstandsänderung zwischen den. Spannungsteilern mit Signalamplitude verstärkt wird.
• Weitere Einzelheiten gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
• Fig. I ist ein Schaltbild gemäß der Erfindung und Fig. 2 ein Schaltbild, welches die Anwendung der Schaltung nach Fig. I bei einer Einrichtung zur Ultraschalluntersuchung von Gegenständen darstellt.
• Die Schaltung der Fig. I enthält zwei Röhren T I und T 2, die je eine Anode A1, A2, ein Gitter G1, G2 und eine Kathode Cr, C2 enthalten. Die Anoden werden von einer geeigneten positiven Spannungsquelle gespeist; die Gitter sind. so verbunden, daß die Eingangssignalspannung beiden Gittern gleichzeitig zugeführt wird, und die Kathoden sind so verbunden, daß der Kathodenausgang der Röhre TI der Kathode der Röhre T 2 zugeführt wird.
• Wenn. keine zusätzlichen Schaltelemente vorhanden wären, würden; alle Eingangssignalspannungen, in dem Verstärker aufgehoben, da die Spannung am Gitter G I und der Kathode C1 sich gleichzeitig in der gleichen Richtung in gleicher Weise ändert. Es ist jedoch erwünscht, daß nur eine bestimmte Eingangssignalspannung ausgelöscht wird, während davon abweichende Spannungen durchgelassen werden sollen.
• Um diese Auslöschung einer vorgegebenen, Eingangssignalspannung zu bewirken, während gleichzeitig die Differenz von anderen Eingangsspannungen durchgelassen werden soll, wird die Eingangssignalspannung mit Gitter Cr über einen Span. nungsteiler R 2, R4 und dem Gitter Ca über einen Spannungsteiler R1, R3 zugeführt; Der SpannungsteilerR2, R4 ist so ausgebildet, daß Änderungen der Eingangssignalspannung entsprechende direkte Änderungen der Gitterspannung der Röhre T I hervorrufen, die ein fester Prozentsatz der Einr gangssignalspannung sind; der SpannungsteilerR I, R 3 dagegen. ist so ausgebildet, daß Änderungen der Eingangssignal spannung nichtlineare Änderungen der Gitterspannung der Röhne; T 2 hervorrufen, so daß die Gitterspannung an T 2 sich umgekehrt ändert wie die Änderungen der Eingangssignalspannung. Daraus geht hervor, daß die Kennlinien der Gitterspannung in Abhängigkeit von der Eingangssignalspannung für die Röhren TI und. T2 in entgegengesetzten Richtungen verlaufen und sich nur an einem gemeinsamen. Punkt schneiden. Dieser Punkt ist die vorgegebene Eingangssignalspannung. die von. dem Verstärkerausgang ferngehalten werden soll.
• Um dieses Ergebnis zu erzielen, hat der Widersnd R 3 einen nichtlinearen Verlauf, so daß sein Widerstand eine Funktion der aufgedrückten Spannung ist und bei einer Zunahme der aufgedrückten Spannung abnimmt. Ein solcher Widerstand kann z. B. aus Siliziumkarbid mit einem keramischen Bindemittel bestehen, der unter der Handelsbezeichnung »Thyrite« erhältlich ist. Je größer die Amplitude der aufgedflickten Signalspannung ist, um so größer ist die Spannung am Gitter G I und auch der Kathodenausgang C I sowie die Kathodenspannung C2, jedoch um so kleiner wird die Spannung am Gitter G2. Der Widerstand R4 ist so einstellbar, daß bei irgendeiner vorgegebenen Eingangssignalspannung an der Röhre T2 keine Ausgangsspannung entsteht, weil die Spannungen. C2 und. C2 gleich sind. Eine Abweichung von der vorgegebenen Eingangssignalspannung wird jedoch wegen der inversen Wirkung des nichtlinearen Widerstandes R3 eine Differentialspannung zwischen Ca und. C2 und daher eine Ausgangsspannung an. T2 ergeben.
• In Fig. 2 ist eine Anwendung dieser Erfindung auf die Ultraschalluntersuchung von Gegenständen nach dem Impulsverfahren dargestellt. Ein. Impulsgenerator 10 wird periodisch erregt, um einen.hochfrequenten elektrischen Impuls einem Quarzkristall Ii zuzuführen, der ihn in einen Ultraschallimpuls umwandelt und diesen in das zu untersuchende Objekt einstrahlt. Der Impuls wird entweder durch eine Grenzfläche des Gegenstandes oder durch eine reflektierende Zwischenfläche, z. B. eine Fehlerstelle D, zurückgestrahlt. Der Kristall ist mit einem Verstärker 15 verbunden, dessen Ausgang an die vertikalen Ablenkplatten 16 eines Oszil'lographen I7 angeschlossen ist. Ein Ablenkkreis I8 ist an die horizontalen Ablenkplatten 19 angelegt, wobei die Ablenkung mit dem Impuls. über eine Synchronisierein;richtung 20 in. Gleichlauf gehalten wird, und. zwar von einer Wechselspannungsquelle von 50. oder 60 Hz. Der Kathodenstrahl schreibt daher den ausgestrahlten Impuls 2I, die Reflexion von. der Rückseite des Gegenstandes I2 bei 22 und lie Reflexion von einer dazwischleniliegenden Oberfläche einer Fehlerstelle D bei 23. In einem solchen System kann es erwünscht sein, die Anzeige des ursprünglich ausgestrahlten Impulses zu unterdrücken, wie dies oben angegeben wurde. Der Widerstand R4 des Spannungsteilers R 2, R4 ist so eingestellt daß am Ausgang der Röhre T 2 kein Signal auftritt, wenn die Eingangssignalspannung der an dem Kristall durch den Impuls des Generators 10 erzeugten Spannung entspricht. Die Eingangssignalspannung. die den reflektierten Impulsen 22 und 23 entspricht, ist kleiner als die erzeugte Signalspannung und erzeugt daher an dem Ver- stärker ein Ausgangssignal, welches den vertikalen Ablenkplatten des Oszillographen zugeführt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verstärkerschaltung mit nichtlinearer Verstärkungscharakteristik für Impulsempfangsanlagen für zwei Elektronenröhren, deren Steuergitter je an einen Abgriff eines von. zwei Spannungsteilern angeschlossen ist und in der die Kathode der ersten Röhre mit der Kathode der zweiten Röhre verbunden ist, um ein Signal an die Kathode der zweiten Röhre zu legen, das dem Signal an dem Abgriff des ersten Spannungsteilers entspricht, insbesondere für Ultraschalluntersuchungen. von. Gegenständen, dad.urch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsteiler einen. Widerstand (R3) mit nichelinearer Strom-Spannungs.-Kennlinie enthält und der erste Spannungsteiler einer3 einstellbaren Widerstand (R4) aufweist, um das Ausgangssignal der zweiten Röhre. zu Null zu machen., wenn. ein Signal der gleichen vorgespannten Amplitude an beide Spannungsteile angelegt wird, so daß nur ein Signal von kleinerer oder größerer Amplitude infolge der Widerstandsänderung zwischen den Spannungsteilern mit Signalamplitude verstärkt wird.