Ak 2.1
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| Funktionsbeschreibung des Ultraschallgenerators | |
Akustik Ak 2.1 |
1. Beschreibung
Die Frontplatte des Gerätes (Abb. 2) trägt folgende Funktions- und Bedienelemente.
 Abb. 1 |
 Abb. 2 |
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6 | Ausgang Synchr. (BNC- Buchse) zur externen Triggerung eines an den Monitor-Ausgang 7 angeschlossenen Oszilloskops. Die Triggerspannung besitzt die gleiche Frequenz wie die Erregerspannung an 4 und ist mit dieser phasenstarr gekoppelt. Je nach gewählter Betriebsart liefert der Triggerausgang eine Sinusspannung (Uss » 5 V) oder eine positive Impulsspannung (Us » 5 V). In letzterem Fall ist am Oszilloskop die Triggerart "extern + " einzustellen. Die externe Triggerung wird z. B. angewendet, wenn bei Impulsbetrieb- in Verbindung mit einem Empfänger-Laufzeitmessungen von Schallsignalen durchgeführt werden sollen, vgl. hierzu auch Monitor- Ausgang 7. Der Triggerimpuls setzt geringfügig (ca. 12 µs) vor dem Monitorimpuls ein, so dass dessen ansteigende Flanke mit Sicherheit oszilloskopisch erfasst wird. |
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7 | Ausgang Monitor (BNC-Buchse) zum Anschließen eines Oszilloskops. Die Monitorspannung (je nach Betriebsart eine Sinus- oder Impulsspannung) ist mit der Erregerspannung frequenzgleich. Bei Sinusbetrieb liegt am Monitorausgang eine Sinusspannung, deren Höhe der eingestellten Erregerspannung proportional ist. Die Monitorspannung beträgt maximal 5 Vss. Die Phasenlage zur Erregerspannung kann mit Hilfe von Stellknopf 8 um ca. 150° verschoben werden; die minimale Phasendifferenz beträgt ca. 20° (Stellknopf 8 in rechter Endstellung). Bei Impulsbetrieb liegt am Monitorausgang eine Folge von positiven (die entsprechenden Impulse der Erregerspannung haben entgegengesetztes (negatives) Vorzeichen) Impulsen; ihre Amplitude beträgt ca. 5 Vs. Monitor- und Erregerimpuls setzen praktisch gleichzeitig ein; eine geringe Verschiebung von 1 bis 2 µs ist ohne Belang. Ist im Wellenfeld des Schallkopfes ein Ultraschallempfänger angeordnet, so können Monitor- und Empfängersignal den beiden Y-Eingängen eines Zweikanal-Oszilloskops zugeführt werden. Bei Sinusbetrieb lässt sich dann ermitteln, welchen Einfluss eine Variation der Versuchsbedingungen auf die Phasenbeziehung zwischen Monitor- und Empfängerspannung ausübt. Mit dieser Methode lässt sich z. B. durch ändern des Abstandes zwischen Schallkopf und Empfänger eine Wellenlängenbestimmung durchführen. Bei Impulsbetrieb ist der Abstand zwischen Monitor- und Empfängersignal in X-Richtung des Bildschirmes ein Maß für die Schalllaufzeit. |
| 8 | Stellknopf "Phase ~ " Zum Verschieben der Phasenlage zwischen Erreger- und Monitorspannung bei Sinusbetrieb. Dadurch kann in einer gegebenen Anordnung von Schallkopf und Empfänger die Phasendifferenz zwischen Monitor- und Erregerspannung geeignet eingestellt werden. |
2. Handhabung
Der Schallkopf wird über sein abgeschirmtes Kabel mit dem Generatorausgang 4 verbunden und das Gerät über die Geräteanschlussleitung an das Wechselstromnetz angeschlossen; ca. 30 s nach Einschalten ist das Gerät voll betriebsbereit. Mit den Tasten 3 ist die gewünschte Betriebsart (Sinus- oder Impulsbetrieb) zu wählen.
Bei Sinusbetrieb ist noch die Schallleistung mit Stellknopf 2 geeignet einzustellen, wobei man darauf achte, dass bei Betrieb des Schallkopfes in Luft der Stellknopf nicht bis in den schraffierten Bereich gedreht wird.
Zum Oszilloskopieren der Monitorspannung verbindet man Ausgang 7 über ein BNC-Kabel mit dem Y-Eingang des Oszilloskops. Falls eine externe Synchronisierung erforderlich ist, verbindet man in gleicher Weise Ausgang 6 mit dem Triggereingang des Oszilloskops.
Als Ultraschallempfänger eignet sich der Ultraschallaufnehmer, er liefert dem Schallwechseldruck proportionale Spannungssignale und ermöglicht die Darstellung von Ultraschallwellen und Ultraschallimpulsen auf dem Oszilloskop.
Er ist wasserdicht und enthält als piezoelektrischen Wandler einen Ultraschallquarz, der auf die Generatorfrequenz von 800 kHz abgestimmt ist.
Er kann mit seinen 4-mm-Steckern wahlweise auf zwei Arten an ein Oszilloskop angeschlossen werden. Bei hinreichend großen Spannungssignalen wird er über zwei Verbindungsleitungen und einem Adapter (BNC-Stecker/4-mm-Buchsen) mit dem Osilloskopeingang verbunden.
Um das Rauschen bei geringer Signalhöhe zu vermindern, wird die Verbindung abgeschirmt über den Adapter, einen Kabelverbinder und ein abgeschirmtes Kabel BNC, hergestellt.
3. Technische Daten
3.1 Allgemeines
| Schallkopf Ausführung Abstrahlfläche Betriebsart Monitor-Ausgang Trigger-Ausgang Anschlußspannung |
wasserdicht ca.5 cm2 Sinus- und Impulsbetrieb für Oszilloskop für externe Triggerung des Oszilloskops 220 V / 50...60 Hz |
3.2 Sinusbetrieb
| Frequenz Schalleistung Monitorspanung UMS Triggerspannung UTS Phasenschieber |
800 kHz ± 5 kHz einstellbar; Maximalwert (bei Netzspannung 220 V~ kalorimetrisch in Wasser gemessen): 16 W ± 1 W 0...5 Vss ± 20% 5 Vss ± 20% zwischen Erreger- und Monitorspannung; Stellbereich ca 150° |
3.3 Impulsbetrieb
| Pulsfrequenz Monitorspannung Kurvenform Impulshöhe UMI Inpulsanstiegszeit Zeitdifferenz zu Erregerimpulsen Triggerspannung Kurvenform Impulshöhe UTI Zeitdifferenz zu Monitorimpulsen |
500 Hz ± 50 Hz positive Impulse 5 Vs ± 20% < 3 μs max. 1-2 μs positive Impulse 5 Vs ± 20% ca. 12 μs, voreilend |
