RU2191375C1 - Wide-range multifunctional diagnostics system - Google Patents
Wide-range multifunctional diagnostics system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191375C1 RU2191375C1 RU2001105777A RU2001105777A RU2191375C1 RU 2191375 C1 RU2191375 C1 RU 2191375C1 RU 2001105777 A RU2001105777 A RU 2001105777A RU 2001105777 A RU2001105777 A RU 2001105777A RU 2191375 C1 RU2191375 C1 RU 2191375C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- voltage
- output
- nanosensor
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения физико-механических параметров среды и для неразрушающего контроля диагностируемых объектов. The invention relates to measuring technique and can be used to measure physical and mechanical parameters of the medium and for non-destructive testing of diagnosed objects.
Известна система диагностики для определения молекулярных характеристик вещества, которая содержит приспособление для помещения груза на исследуемый образец, источник инфракрасного излучения, приемник акустического излучения образца, а также процессор, который по принятому акустическому излучению и частоте инфракрасного излучения вычисляет молекулярные характеристики диагностируемого объекта (Патент США 5036708 МКИ G 01 N 29/04, 1991). A known diagnostic system for determining the molecular characteristics of a substance, which contains a device for placing cargo on a test sample, an infrared radiation source, a sample acoustic radiation receiver, and a processor that calculates the molecular characteristics of the diagnosed object from the received acoustic radiation and infrared frequency (US Patent 5,036,708 MKI G 01 N 29/04, 1991).
Недостатком системы диагностики является низкая чувствительность, что не позволяет провести достоверное вычисление характеристик зондируемого объекта. The disadvantage of the diagnostic system is the low sensitivity, which does not allow for reliable calculation of the characteristics of the probed object.
Известно устройство для диагностики, содержащее управляемый генератор импульсов, подключенный к приемопередающему блоку, выполненному в виде обратимого электроакустического преобразователя, блок сопряжения, блок регистрации, датчик температуры, преобразователь температуры в частоту, причем блок регистрации выполнен в виде ПЭВМ (Патент РФ 2080593, МКИ G 01 N 29/00, 1997). A diagnostic device is known that contains a controlled pulse generator connected to a transceiver unit made in the form of a reversible electro-acoustic transducer, an interface unit, a registration unit, a temperature sensor, a temperature to frequency converter, and the registration unit is made in the form of a personal computer (RF Patent 2080593, MKI G 01 N 29/00, 1997).
Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, что не позволяет прослушивать как собственные шумы диагностируемого объекта, так и шумы, инициированные внешним воздействием, то есть система диагностики работает только с отраженными эхо-сигналами. A disadvantage of the known device is its low sensitivity, which does not allow listening to both the intrinsic noises of the diagnosed object and the noises initiated by external influences, that is, the diagnostic system only works with reflected echo signals.
Кроме того, низкая чувствительность не позволяет выявить микроструктурные нарушения диагностируемого объекта. In addition, low sensitivity does not allow to detect microstructural violations of the diagnosed object.
Известна система диагностики, включающая акустический преобразователь зондирующих импульсов, канал приема и обработки сигнала по амплитуде и времени запаздывания и тракт обработки сигнала по форме, состоящий из интерфейсного блока и ПЭВМ (Патент РФ 2123687, МКИ G 01 N 29/00, G 01 N 29/04, 1998). A known diagnostic system, including an acoustic transducer of probe pulses, a channel for receiving and processing a signal in terms of amplitude and delay time, and a signal processing path in a form consisting of an interface unit and a personal computer (RF Patent 2123687, MKI G 01 N 29/00, G 01 N 29 / 04, 1998).
Недостатком известной системы диагностики также является низкая чувствительность, что не позволяет прослушивать как собственные шумы диагностируемого объекта, так и шумы, инициированные внешним воздействием, то есть система диагностики работает только с отраженными эхо-сигналами. A disadvantage of the known diagnostic system is also low sensitivity, which does not allow listening to both the intrinsic noise of the diagnosed object and the noise initiated by external influences, that is, the diagnostic system only works with reflected echo signals.
Известно устройство для диагностики, которое содержит датчик, принимающий звуковой сигнал, генерируемый в диагностируемом объекте. В блоке сравнения звуковой сигнал сравнивается с опорным сигналом, а затем в интеграторе определяется длительность, в течение которой звуковой сигнал превышает значение опорного сигнала на различных временных интервалах (Патент Японии 2839623, МКИ G 01 N 29/14, 1998). A device for diagnostics is known, which comprises a sensor receiving an audio signal generated in a diagnosed object. In the comparison unit, the sound signal is compared with the reference signal, and then the duration is determined in the integrator during which the sound signal exceeds the value of the reference signal at various time intervals (Japanese Patent 2839623, MKI G 01 N 29/14, 1998).
Недостатком устройства для диагностики является его малая эффективность и низкая чувствительность при диагностировании. The disadvantage of the device for diagnosis is its low efficiency and low sensitivity in the diagnosis.
Известна система диагностики, которая содержит электромагнитоакустические измерительные преобразователи и ультразвуковой генератор, посылающий импульсный сигнал к электромагнитоакустическому передатчику, приемник, принимающий ультразвуковой сигнал и сигнал, отраженный от дефектных участков диагностируемого объекта. Процессор принимает ультразвуковой сигнал, обрабатывает его и, определив местоположение дефекта относительно приемника, отображает результат диагностирования (Патент США 5907100, МКИ G 01 N 29/06, 1999). A known diagnostic system that contains electromagnetoacoustic transducers and an ultrasonic generator sending a pulse signal to an electromagnetoacoustic transmitter, a receiver receiving an ultrasonic signal and a signal reflected from defective sections of the diagnosed object. The processor receives the ultrasonic signal, processes it and, having determined the location of the defect relative to the receiver, displays the result of the diagnosis (US Patent 5907100, MKI G 01 N 29/06, 1999).
Недостатком известной системы диагностики является низкая чувствительность, что не позволяет прослушивать как собственные шумы диагностируемого объекта, так и шумы, инициированные внешним воздействием, то есть система диагностики работает только с отраженными эхо-сигналами, при этом система неадаптивна как к уровню, так и к спектру входного акустического сигнала. A disadvantage of the known diagnostic system is the low sensitivity, which does not allow listening to both the intrinsic noise of the diagnosed object and the noise initiated by external influences, that is, the diagnostic system only works with reflected echo signals, while the system is not adaptive to both the level and the spectrum input acoustic signal.
Кроме того, низкая чувствительность не позволяет выявить микроструктурные нарушения диагностируемого объекта. In addition, low sensitivity does not allow to detect microstructural violations of the diagnosed object.
В публикациях середины 90-х годов описано конструктивное выполнение емкостных датчиков (Mastrangelo C.H. et al. Surface - Micromachined Capacitive Differential Pressure Sensor with Litographically Defined Silicon Diaphragm. Journal of Micromechanical Systems, vol. 5, 2, 1996, р. 98-105) и туннельных датчиков (Kenny T.W. et al. Wide - Bandwidth Electromechanical Actuators for Tunneling Displacement Transducers. Journal of Micromechanical Systems, vol. 3, 3, 1994, р. 97-104). Publications in the mid-1990s describe the design of capacitive sensors (Mastrangelo CH et al. Surface - Micromachined Capacitive Differential Pressure Sensor with Litographically Defined Silicon Diaphragm. Journal of Micromechanical Systems, vol. 5, 2, 1996, pp. 98-105) and tunneling sensors (Kenny TW et al. Wide - Bandwidth Electromechanical Actuators for Tunneling Displacement Transducers. Journal of Micromechanical Systems, vol. 3, 3, 1994, pp. 97-104).
Однако известные варианты выполнения датчиков не обеспечивают необходимой сверхвысокой чувствительности и постоянства коэффициента передачи в широком диапазоне энергий акустических колебаний. Кроме того, такие датчики малопригодны для восприятия гравитационных воздействий. However, the known sensor embodiments do not provide the necessary ultra-high sensitivity and constant transmission coefficient over a wide range of acoustic vibration energies. In addition, such sensors are unsuitable for the perception of gravitational influences.
Вышеуказанные технические решения имеют существенные недостатки и предназначены для диагностирования только одного вида диагностируемых объектов, поэтому не могут быть использованы как близкие аналоги. The above technical solutions have significant drawbacks and are intended to diagnose only one type of diagnosed objects, therefore, can not be used as close analogues.
Техническим результатом изобретения является создание принципиально новой широкодиапазонной многофункциональной системы диагностики, позволяющей обеспечить тысячекратное повышение чувствительности системы по сравнению с известными системами диагностики, увеличить на порядок разрешающую способность при ультразвуковом исследовании человека и снизить уровень излучения до безопасных значений, обеспечить адаптивность системы диагностики как к уровню, так и к спектру входного акустического или гравитационного сигнала, поступающего с диагностируемого объекта, а также обеспечить возможность выявления микроструктурных нарушений в любых (энергетика, машиностроение, строительство) диагностируемых объектах. The technical result of the invention is the creation of a fundamentally new wide-range multifunctional diagnostic system, which allows to provide a thousand-fold increase in the sensitivity of the system compared to known diagnostic systems, to increase the resolution by an ultrasound examination of a person by an order of magnitude and reduce the radiation level to safe values, to ensure that the diagnostic system is adaptable to so to the spectrum of the input acoustic or gravitational signal arriving from the diagnosed object, as well as provide the ability to detect microstructural violations in any (energy, engineering, construction) diagnosed objects.
Широкодиапазонная многофункциональная система диагностики - относится к классу микросистем нового поколения, использующих квантовые эффекты нанотехники (Вернер В.Д. и др. Микросистемы и биочипы - трансфер технологии микроэлектроники. "Электронные компоненты", 1, 2000, с. 3-5). A wide-range multifunctional diagnostic system - belongs to the class of new generation microsystems using quantum effects of nanotechnology (Werner VD et al. Microsystems and biochips - transfer of microelectronics technology. "Electronic Components", 1, 2000, pp. 3-5).
Сущность изобретения заключается в том, что широкодиапазонная многофункциональная система диагностики содержит нанодатчик, включающий чувствительный элемент и преобразователь напряжение-перемещение, воздействующий на чувствительный элемент, токовый выход чувствительного элемента нанодатчика соединен через последовательно соединенные усилитель тока, преобразователь ток-напряжение, перестраиваемые полосовой фильтр и аттенюатор с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорных напряжений, выход компаратора через первый формирователь напряжения обратной связи соединен с первым входом аналогового сумматора. Емкостной выход чувствительного элемента нанодатчика соединен через генератор текущей частоты с первым входом частотного дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорных частот, выход частотного дискриминатора соединен через второй формирователь напряжения обратной связи со вторым входом аналогового сумматора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение-перемещение нанодатчика, выход управляемого задающего генератора соединен с первым входом формирователя опорных частот. Выходы преобразователя ток-напряжение, аналогового сумматора и второго формирователя напряжения обратной связи через соответствующие первый, второй и третий аналогово-цифровые преобразователи соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами интерфейсного преобразователя, первый - шестой выходы которого соединены соответственно со вторым входом перестраиваемого полосового фильтра, со вторым входом перестраиваемого аттенюатора, с входом формирователя опорных напряжений, с входом управляемого задающего генератора и с входом генератора стимулирующих воздействий. The essence of the invention lies in the fact that a wide-range multifunctional diagnostic system contains a nanosensor including a sensing element and a voltage-displacement transducer acting on the sensing element, the current output of the nanosensor sensing element is connected through a series-connected current amplifier, current-voltage converter, tunable band-pass filter and attenuator with the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the driver of the reference voltage, the output of the comparator through the first driver voltage feedback is connected to the first input of the analog adder. The capacitive output of the nanosensor sensing element is connected through the current frequency generator to the first input of the frequency discriminator, the second input of which is connected to the output of the reference frequency shaper, the output of the frequency discriminator is connected via the second feedback voltage shaper to the second input of the analog adder, the output of which is connected to the input of the voltage the movement of the nanosensor, the output of the controlled master oscillator is connected to the first input of the reference frequency driver. The outputs of the current-voltage converter, the analog adder and the second feedback voltage driver through the corresponding first, second and third analog-to-digital converters are connected respectively to the first, second and third inputs of the interface converter, the first and sixth outputs of which are connected respectively to the second input of the tunable band-pass filter , with the second input of the tunable attenuator, with the input of the driver of the reference voltage, with the input of a controlled master oscillator and with the input th generator stimulus.
Входы-выходы интерфейсного преобразователя соединены с входами-выходами персонального компьютера. The inputs and outputs of the interface converter are connected to the inputs and outputs of a personal computer.
Генератор стимулирующих воздействий воздействует на диагностируемый объект, а на чувствительный элемент нанодатчика поступают сигналы с диагностируемого объекта. The generator of stimulating effects acts on the diagnosed object, and signals from the diagnosed object are received on the sensitive element of the nanosensor.
Чувствительный элемент нанодатчика содержит иглу, выполненную в изоляторе, над которой на расстоянии около 5 ангстрем расположена мембрана, являющаяся одной из обкладок конденсатора, параллельно которой расположена вторая обкладка конденсатора. The nanosensor sensitive element contains a needle made in an insulator, over which at a distance of about 5 angstroms a membrane is located, which is one of the capacitor plates, parallel to which the second capacitor plate is located.
Мембрана и изолятор соединены с корпусом через гибкие подвесы, причем выходы с иглы и с обкладки конденсатора чувствительного элемента являются соответственно токовым и емкостным выходами нанодатчика. The membrane and the insulator are connected to the housing through flexible suspensions, and the exits from the needle and from the lining of the capacitor of the sensing element are the current and capacitive outputs of the nanosensor, respectively.
Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена функционально-структурная схема широкодиапазонной многофункциональной системы диагностики; на фиг.2 - конструктивная схема нанодатчика. In FIG. 1 shows a functional block diagram of a wide-range multifunctional diagnostic system; figure 2 is a structural diagram of a nanosensor.
На фиг. 1 обозначены: нанодатчик 1, чувствительный элемент 2, преобразователь 3 напряжение-перемещение, усилитель 4 тока, преобразователь 5 ток-напряжение, перестраиваемый полосовой фильтр 6, перестраиваемый аттенюатор 7, компаратор 8, формирователь 9 опорных напряжений, первый формирователь 10 напряжения обратной связи, аналоговый сумматор 11, генератор 12 текущей частоты, частотный дискриминатор 13, формирователь 14 опорных частот, второй формирователь 15 напряжения обратной связи, управляемый задающий генератор 16, первый - третий АЦП 17-19, интерфейсный преобразователь 20, генератор 21 стимулирующих воздействий и персональный компьютер 22. In FIG. 1 marked: nanosensor 1, sensor 2, voltage-
На фиг. 2 обозначены: мембрана (первая обкладка конденсатора) 23, игла 24, обкладка 25 конденсатора, изолятор 26, гибкий подвес 27, преобразователь 3 напряжение-перемещение. In FIG. 2 marked: membrane (first capacitor plate) 23,
В широкодиапазонной многофункциональной системе диагностики (фиг.1) токовый выход чувствительного элемента 2 нанодатчика 1 соединен через последовательно соединенные усилитель 4 тока, преобразователь 5 ток-напряжение, перестраиваемые полосовой фильтр 6 и аттенюатор 7 с первым входом компаратора 8, второй вход которого соединен с выходом формирователя 9 опорных напряжений. Выход компаратора 8 через первый формирователь 10 напряжения обратной связи соединен с первым входом аналогового сумматора 11. In a wide-range multifunctional diagnostic system (Fig. 1), the current output of the sensing element 2 of the nanosensor 1 is connected through a series-connected current amplifier 4, a current-voltage converter 5, a tunable bandpass filter 6 and an attenuator 7 with the first input of the comparator 8, the second input of which is connected to the output shaper 9 reference voltages. The output of the comparator 8 through the first driver 10 of the feedback voltage is connected to the first input of the analog adder 11.
Емкостной выход чувствительного элемента 2 нанодатчика 1 соединен через генератор 12 текущей частоты с первым входом частотного дискриминатора 13, второй вход которого соединен с выходом формирователя 14 опорных частот. Выход частотного дискриминатора 13 соединен через второй формирователь 15 напряжения обратной связи со вторым входом аналогового сумматора 11, выход которого соединен с входом преобразователя 3 напряжение-перемещение нанодатчика 1. The capacitive output of the sensing element 2 of the nanosensor 1 is connected through a current frequency generator 12 to the first input of the frequency discriminator 13, the second input of which is connected to the output of the reference frequency driver 14. The output of the frequency discriminator 13 is connected via a second feedback voltage generator 15 to the second input of the analog adder 11, the output of which is connected to the input of the voltage-
Выход управляемого задающего генератора 16 соединен с первым входом формирователя 14 опорных частот. The output of the controlled master oscillator 16 is connected to the first input of the driver 14 of the reference frequencies.
Выходы преобразователя 5 ток-напряжение, аналогового сумматора 11 и второго формирователя 15 напряжения обратной связи через соответствующие первый, второй и третий АЦП 17, 18 и 19 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами интерфейсного преобразователя 20, первый - шестой выходы которого соединены соответственно со вторым входом перестраиваемого полосового фильтра 6, со вторым входом перестраиваемого аттенюатора 7, с входом формирователя 9 опорных напряжений, с входом управляемого задающего генератора 16 и с входом генератора 21 стимулирующих воздействий. The outputs of the current-voltage converter 5, the analog adder 11 and the second feedback voltage generator 15 through the corresponding first, second and third ADCs 17, 18 and 19 are connected respectively to the first, second and third inputs of the interface converter 20, the first and sixth outputs of which are connected respectively with the second input of the tunable band-pass filter 6, with the second input of the tunable attenuator 7, with the input of the driver 9 of the reference voltage, with the input of a controlled master oscillator 16 and with the input of the generator 21 stimulating effects.
Входы-выходы интерфейсного преобразователя 20 соединены с входами-выходами персонального компьютера 22, управление которым осуществляется соответствующим пакетом пользовательских программ и воздействием оператора, причем генератор 21 стимулирующих воздействий воздействует на диагностируемый объект, а на чувствительный элемент 2 нанодатчика 1 поступают акустический или гравитационный сигналы с диагностируемого объекта. The inputs and outputs of the interface transducer 20 are connected to the inputs and outputs of the personal computer 22, which is controlled by the corresponding user program package and operator action, and the stimulating action generator 21 acts on the diagnosed object, and on the sensitive element 2 of the nanosensor 1, acoustic or gravitational signals from the diagnosed object.
Чувствительный элемент 2 нанодатчика 1 (фиг.2) содержит иглу 24, выполненную в изоляторе 26, над которой на расстоянии около 5 ангстрем расположена мембрана 23, параллельно которой расположена обкладка 25 конденсатора. Мембрана 23 и изоляторы 26 соединены с корпусом через гибкие подвесы 27. Мембрана 23, игла 24 и гибкие подвесы 27 выполнены из электропроводного материала. Воздействие на чувствительный элемент 2 осуществляется преобразователем 3 напряжение-перемещение. The sensitive element 2 of the nanosensor 1 (figure 2) contains a
Выходы с иглы 24 и с обкладки 25 конденсатора чувствительного элемента 2 являются соответственно токовым и емкостным выходами нанодатчика 1. The outputs from the
Широкодиапазонная многофункциональная система диагностики работает следующим образом. A wide-range multifunctional diagnostic system operates as follows.
В исходном состоянии широкодиапазонная многофункциональная система диагностики между мембраной 23 и иглой 24 (фиг.2) нанодатчика 1 протекает некоторое установившееся значение туннельного тока, при этом емкость конденсатора, образованного мембраной 23 и обкладкой 25 конденсатора, также имеет некоторое установившееся значение. In the initial state, a wide-range multifunctional diagnostic system between the
Туннельный ток с нанодатчика 1 усиливается в усилителе 4 тока и преобразуется в соответствующее напряжение в преобразователе 5 ток-напряжение, которое поступает на вход АЦП 17. The tunneling current from the nanosensor 1 is amplified in the current amplifier 4 and converted to the corresponding voltage in the current-voltage converter 5, which is fed to the input of the ADC 17.
Изменение текущего значения емкости конденсатора нанодатчика 1 приводит к соответствующему значению частоты, генерируемой генератором 12 текущей частоты. В частотном дискриминаторе 13 происходит сравнение (вычитание) текущей частоты и опорной частоты, поступающей на частотный дискриминатор 13 с выхода формирователя 14 опорных частот, на тактовый вход которого поступает частота с управляемого задающего генератора 16. Changing the current value of the capacitance of the nanosensor 1 leads to the corresponding value of the frequency generated by the generator 12 of the current frequency. In the frequency discriminator 13, the current frequency and the reference frequency supplied to the frequency discriminator 13 are compared (subtracted) from the output of the reference frequency driver 14, to the clock input of which the frequency is supplied from the controlled master oscillator 16.
Управление режимами работы формирователя 14 опорных частот и управляемого задающего генератора 16 осуществляется по командам, поступающим с персонального компьютера 22 через интерфейсный преобразователь 20. Разностная частота поступает на вход формирователя 15 напряжения обратной связи, с выхода которого напряжение подается на вход АЦП 19. The operation modes of the driver 14 of the reference frequencies and the controlled master oscillator 16 is carried out according to the commands received from the personal computer 22 through the interface converter 20. The difference frequency is fed to the input of the driver 15 of the feedback voltage, from the output of which the voltage is supplied to the input of the ADC 19.
При поступлении акустического или гравитационного сигналов с диагностируемого объекта на чувствительный элемент 2 нанодатчика 1 происходит модуляция установившихся значений туннельного тока и емкости, что приводит к изменению значений напряжений на входах АЦП 17 и 19. Upon receipt of acoustic or gravitational signals from the diagnosed object to the sensitive element 2 of the nanosensor 1, the steady-state values of the tunneling current and capacitance are modulated, which leads to a change in the voltage values at the ADC inputs 17 and 19.
Информация с выходов АЦП 17 и 19 через интерфейсный преобразователь 20 поступает в персональный компьютер 22 для анализа, обработки, отображения и запоминания. Information from the outputs of the ADC 17 and 19 through the interface Converter 20 enters the personal computer 22 for analysis, processing, display and storage.
Широкодиапазонная многофункциональная система диагностики адаптивна как к уровню, так и к спектру входного акустического или гравитационного сигнала, поступающего с диагностируемого объекта. Это достигается тем, что персональный компьютер 22, постоянно отслеживая изменения уровня модуляции входного сигнала нанодатчика 1, формирует сигналы управления, которые позволяют удерживать значения выходных сигналов с чувствительного элемента 2 нанодатчика 1 в определенных пределах. A wide-range multifunctional diagnostic system is adaptive both to the level and to the spectrum of the input acoustic or gravitational signal coming from the diagnosed object. This is achieved by the fact that the personal computer 22, constantly monitoring changes in the modulation level of the input signal of the nanosensor 1, generates control signals that allow you to keep the values of the output signals from the sensitive element 2 of the nanosensor 1 within certain limits.
Величина туннельного тока нелинейно зависит от расстояния между мембраной 23 и иглой 24 чувствительного элемента 2 (фиг.2). Преобразователь 3 напряжение-перемещение нанодатчика 1 (фиг.1) осуществляет изменение указанного расстояния в соответствии с уровнем напряжения, поступающего на его вход. При малых расстояниях (порядка нескольких ангстрем) существует туннельный ток. При увеличении расстояния вплоть до малых долей миллиметра туннельный ток прекращается и выходной сигнал нанодатчика 1 формируется только на его емкостном выходе. The magnitude of the tunneling current non-linearly depends on the distance between the
Возможность получения и обработки широкодиапазонной многофункциональной системой диагностики сигналов с нанодатчика 1 в широком диапазоне изменения указанного расстояния обеспечивает широкий динамический диапазон уровней акустического и гравитационного входных сигналов. The ability to receive and process a wide-range multifunctional diagnostic system of signals from nanosensor 1 in a wide range of variation of the specified distance provides a wide dynamic range of levels of acoustic and gravitational input signals.
В широкодиапазонной многофункциональной системе диагностики поддержание среднего значения величины расстояния между мембраной 23 и иглой 24 в пределах нескольких ангстрем осуществляется по сигналам токового выхода нанодатчика 1, которые после предварительного усиления и преобразования в напряжение поступают на вход перестраиваемого полосового фильтра 6. Полоса пропускания фильтра 6 однозначно связана со спектром входных сигналов, поступающих от диагностируемого объекта. Сигналы с фильтра 6 ослабляются в перестраиваемом аттенюаторе 7 и поступают на первый вход компаратора 8, на второй вход которого поступает опорное напряжение с формирователя 9 опорных напряжений. In a wide-range multifunctional diagnostic system, the average value of the distance between the
Выбор полосы пропускания, коэффициента ослабления и уровней опорных напряжений осуществляется по командам, поступающим с персонального компьютера 22 через интерфейсный преобразователь 20 соответственно на входы перестраиваемого полосового фильтра 6, перестраиваемого аттенюатора 7 и формирователя 9 опорных напряжений. The selection of the passband, attenuation coefficient and levels of reference voltages is carried out according to the commands received from the personal computer 22 through the interface converter 20, respectively, to the inputs of the tunable band-pass filter 6, tunable attenuator 7 and the driver 9 of the reference voltage.
Команды (меньше, равно, больше) с выхода компаратора 8 поступают на формирователь 10 напряжения обратной связи, напряжение с выхода которого через аналоговый сумматор 11 подается на вход преобразователя 3 напряжение-перемещение нанодатчика 1. Commands (less, equal, more) from the output of the comparator 8 are fed to the feedback voltage generator 10, the voltage from the output of which is supplied through the analog adder 11 to the input of the voltage-moving
Широкодиапазонная многофункциональная система диагностики при приеме высокоуровневых сигналов функционирует при расстояниях между мембраной 23 и иглой 24 нанодатчика 1, превышающих несколько ангстрем и достигающих малых долей миллиметра. Поддержание расстояния в указанных пределах осуществляется преобразователем 3 напряжение-перемещение по сигналам с выхода формирователя 15 напряжения обратной связи, поступающим через аналоговый сумматор 11. A wide-range multifunctional diagnostic system when receiving high-level signals operates at distances between the
При обработке сигналов, поступающих одновременно как с токового, так и с емкостного выходов нанодатчика 1, используется информация, поступающая в персональный компьютер 22 через интерфейсный преобразователь 20 с выхода АЦП 18, входным сигналом которого является напряжение, поступающее с выхода аналогового сумматора 11. When processing signals arriving simultaneously from both the current and capacitive outputs of the nanosensor 1, information is used that comes to the personal computer 22 through the interface converter 20 from the output of the ADC 18, the input signal of which is the voltage coming from the output of the analog adder 11.
Широкодиапазонная многофункциональная система диагностики осуществляет прием акустических и гравитационных сигналов собственных шумов диагностируемого объекта. Кроме того, система может принимать сигналы шумов релаксации, а также эхосигналы, причем в этих случаях система использует генератор 21 стимулирующих воздействий, вид и параметры выходных сигналов которого определяются сферой применения широкодиапазонной многофункциональной системы диагностики, а также спецификой диагностируемого объекта. Управление генератором 21 стимулирующих воздействий осуществляется по командам, поступающим с персонального компьютера 22 через интерфейсный преобразователь 20. Управление работой персонального компьютера 22 осуществляется соответствующим пакетом пользовательских программ и воздействием оператора. A wide-range multifunctional diagnostic system receives acoustic and gravitational signals of intrinsic noises of the diagnosed object. In addition, the system can receive relaxation noise signals, as well as echo signals, and in these cases, the system uses a generator 21 of stimulating effects, the type and parameters of the output signals of which are determined by the scope of the wide-range multifunctional diagnostic system, as well as the specifics of the diagnosed object. The generator 21 of stimulating effects is controlled by the commands received from the personal computer 22 through the interface converter 20. The operation of the personal computer 22 is controlled by the corresponding package of user programs and operator exposure.
Широкодиапазонная многофункциональная система диагностики изготавливается групповым методом по технологии сверхбольших интегральных схем и обладает сверхвысокой чувствительностью от 105 до 108 B/g, большим частотным диапазоном от инфранизких частот, близких к 0, до 150 кГц, выдерживает при эксплуатации широкий температурный интервал от -60oС до +60oС, что обеспечивает ей широкую сферу применения. Это позволяет использовать систему диагностики для прогнозирования землетрясений и извержений вулканов, для контроля экологических показателей среды, для предупреждения акустической эмиссии в механических конструкциях, для создания микрофонов с чувствительностью на 2-3 порядка выше существующих и увеличенной дальностью обнаружения сигналов, для мониторинга различных конструкций и сооружений (трубопроводов, оболочек реакторов, зданий), для создания приборов ультразвуковой медицинской диагностики с увеличенной на порядок разрешающей способностью и снижением уровня излучения до безопасных значений.A wide-range multifunctional diagnostic system is manufactured by a group method using the technology of ultra-large integrated circuits and has an ultra-high sensitivity from 10 5 to 10 8 V / g, a large frequency range from infra-low frequencies close to 0 to 150 kHz, withstands a wide temperature range from -60 o C to +60 o C, which provides it with a wide scope. This makes it possible to use the diagnostic system for predicting earthquakes and volcanic eruptions, for monitoring environmental indicators of the environment, for preventing acoustic emissions in mechanical structures, for creating microphones with a sensitivity 2-3 orders of magnitude higher than existing ones and an increased detection range for signals, for monitoring various structures and structures (pipelines, shells of reactors, buildings), for the creation of devices for ultrasonic medical diagnostics with an increased by an order of magnitude permissive ability and reduction of radiation levels to safe values.
Высокие технические характеристики и широкая сфера применения широкодиапазонной многофункциональной системы диагностики обеспечивают практическую применимость изобретению. High technical characteristics and the wide scope of the wide-range multi-functional diagnostic system provide the practical applicability of the invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001105777A RU2191375C1 (en) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Wide-range multifunctional diagnostics system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001105777A RU2191375C1 (en) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Wide-range multifunctional diagnostics system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2191375C1 true RU2191375C1 (en) | 2002-10-20 |
Family
ID=20246717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001105777A RU2191375C1 (en) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Wide-range multifunctional diagnostics system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2191375C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675006C1 (en) * | 2017-08-07 | 2018-12-14 | Владимир Додтиевич Бицоев | Device for phototherapy for diseases of internal organs |
-
2001
- 2001-01-23 RU RU2001105777A patent/RU2191375C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675006C1 (en) * | 2017-08-07 | 2018-12-14 | Владимир Додтиевич Бицоев | Device for phototherapy for diseases of internal organs |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Weaver et al. | Ultrasonics without a source: Thermal fluctuation correlations at MHz frequencies | |
| US9400264B2 (en) | Ultrasonic test equipment and evaluation method thereof | |
| TW201833578A (en) | Nonlinear acoustic resonance spectroscopy (nars) for determining physical conditions of batteries | |
| JP5993871B2 (en) | Improvements in or related to ultrasonic generators and methods of generating ultrasonic waves | |
| US5408880A (en) | Ultrasonic differential measurement | |
| US6679119B2 (en) | Multi-function stress wave sensor | |
| JP5105384B2 (en) | Nondestructive inspection method and apparatus | |
| WO2000034750A1 (en) | Resonant nonlinear ultrasound spectroscopy | |
| US5325339A (en) | Absolute calibration technique for broadband ultrasonic transducers | |
| RU2212671C1 (en) | Tunnel nanotransmitter of mechanical vibrations and process of its manufacture | |
| RU2191375C1 (en) | Wide-range multifunctional diagnostics system | |
| CN109709559A (en) | Ultrasonic sensor and its control method | |
| CN210427470U (en) | A Test System for Amplitude-Frequency Characteristics of Acoustic Emission Sensors | |
| US6584848B1 (en) | Non-destructive evaluation method employing dielectric electrostatic ultrasonic transducers | |
| RU2472145C1 (en) | Device for acoustic-emission control over composite materials | |
| US20220205953A1 (en) | Method and system for imaging structures below the surface of a sample | |
| JP2017112582A (en) | Ultrasonic microphone device and method for converting volt in electric unit into pascal or decibel in acoustic unit regarding output signal of ultrasonic microphone | |
| JPS5826283A (en) | Ultrasonic measuring device with self-diagnosing function | |
| JPH04301762A (en) | Piezoelectric-crystal element and its measuring device | |
| RU2207561C2 (en) | Facility for acoustic-emission inspection of building materials | |
| US20240418505A1 (en) | Ultrasonic remote condition monitoring system | |
| RU2640956C1 (en) | Device of ultrasonic controlling state of products | |
| JPH06242086A (en) | Ultrasonic inspection system | |
| SU879300A1 (en) | Device for measuring forces affecting tested structure | |
| CN118817829A (en) | A tea polyphenols concentration measurement device and method based on CMUT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070124 |