Как услышать ультразвук?

Снегирев И.
Известно, что ультразвук оказывает определенное воздействие как на животных, так и на человека. Да, человек ультразвук не слышит. Но, когда вы находитесь рядом с мощным источником ультразвука острота вашего слуха снижается. Почему это происходит? Да потому что мы, люди, слышим ультразвук, просто не понимаем этого. И очень часто это оказывает на нас весьма негативное влияние. Длительное нахождение рядом с достаточно мощным источником ультразвука оказывает на человека почти такое же влияние, как и нахождение рядом с источником слышимого звука. Но, ультразвук мы вроде бы не слышим, и потому не понимаем почему голова болит и закладывает уши.
Для того чтобы зарегистрировать наличие ультразвука существуют различные акустические приборы, измеряющие его уровень, частоту и т.д. Но, хотелось бы его еще и услышать (вернее, осознать как звук). Сделать это можно с помощью прибора, который понизит частоту ультразвука, так как в приемнике прямого преобразования понижается частота
радиосигнала до звуковой частоты.


Схема, показанная на рисунке, во многом напоминает схему приемника прямого преобразования, только вместо антенны на её входе включен микрофон. За неимением ультразвукового микрофона здесь используется обычный электретный микрофон типа МСЕ-2500 или аналогичный. Согласно тех.данным АЧХ этого микрофона практически линейна до 20 кГц. Далее что происходит с АЧХ в тех.данных не указывается. Как показали испытания (проведенные в радиолюбительских условиях, и потому не претендующие на исключительную точность), микрофон неплохо слышит аж до 70-100 кГц, но конечно его чувствительность с ростом частоты сильно снижается.
И так, схема показана на рисунке в тексте. Ультразвук воспринимается элек-третным микрофоном М1. Питание на него поступает через R6. Переменное напряжение с выхода микрофона через конденсатор С5 подается на двухкаскадный УНЧ на транзисторах VT1 и VT2. Здесь используются малошумящие транзисторы ВС550С. Основное усиление происходит в транзисторе VT1. Транзистор VT2 служит эмиттерным повторителем. С него переменное напряжение ультразвуковой частоты поступает на вход смесителя на основе микросхемы А1 типа SA612 (или NE612).
Микросхема SA612 представляет собой преобразователь частоты и широко применяется в разнообразной связной и радиоприемной технике. Здесь она тоже работает по прямому назначению, -преобразователь частоты.
Для того чтобы понизить частоту ультразвука, лежащего обычно по частоте от 22кГц до 100 кГц в слышимый звук, нужно соответственно, подать на смеситель частоту гетеродина, которая будет на 200-5000 Гц отличаться от частоты принимаемого ультразвука. То есть, желательно чтобы частоту гетеродина можно было оперативно регулировать от 10 до 100 кГц.
Схема гетеродина выполнена на цифровых микросхемах D1 и D2. На инверторах микросхемы D1 сделана схема генератора прямоугольных импульсов частоту которых можно регулировать переменным резистором R2 в пределах от 20 кГц до 200 кГц. Как известно, на выходе мультивибратора на логических элементах импульсы не симметричные, поэтому для придания им симметричной формы используется D-триггер на микросхеме D2, включенный в режиме одноразрядного двоичного счетчика. Он делит частоту входных импульсов, подаваемых на его вход «С» на два, но придает им строго симметричную форму. Таким образом, частота на выводе 1 D2 регулируется переменным резистором R2 в пределах от 10 кГц до 100 кГц.
Амплитуда этих импульсов понижается до необходимого для нормальной работы смесителя микросхемы А1, уровня делителем на резисторах R3 и R4.
На выходе смесителя, как обычно, есть суммарный и разностный сигнал. Суммарный подавляется как простейшим фильтром, состоящим из конденсатора С9, так и самим УНЧ, на который сигнал поступает с регулятора громкости R13, так и нашим слухом. Таким образом, в остатке остается разностный сигнал, который, при соответствующей установке частоты
гетеродина (резистором R2) и можно услышать вполне отчетливо. Например, можно услышать звук от кварцевого резонатора на 32768 Гц, работающего в электронных часах. Или звуки импульсных источников питания различной аппаратуры, а так же, весьма странные изменяющиеся звуки, происхождение которых мне кажется непонятным.
УНЧ желательно чтобы работал на наушники. Можно использовать любой УНЧ, на транзисторах или микросхеме, например, использовать в качестве УНЧ плату неисправного аудиоплеера (с точки входа телефонного УНЧ). Или УНЧ от слухового аппарата.
Детали. Конечно, лучше всего использовать специальный ультразвуковой электретный микрофон, если конечно есть возможность его приобрести. В противном случае - любой обычный электретный, но желательно меньшего диаметра (чтобы мембрана была более подвижной и могла лучше двигаться с большой частотой).
Транзисторы ВС550С можно заменить отечественными КТ3102Е.
Микросхему SA612 можно заменить на SA602 или NE612, NE602.
Цифровые микросхемы можно заменить отечественными аналогами К561ЛЕ1 или К561ТМ2. Впрочем, микросхему D1 можно заменить любой КМОП-микросхемой, у которой есть не менее трех инверторов, то есть это может быть и CD4011 (К561ЛА7) и CD4025 (К561ЛА9), CD4023 (К561ЛЕ10) или К561ЛН2.
Вполне возможно гетеродин вообще сделать по совсем другой схеме, например, по схеме генератора НЧ на операционном усилителе или транзисторах, на интегральном таймере 555, или другие варианты, важно чтобы можно было частоту регулировать в указанных пределах и импульсы были либо симметричные, либо неискаженный синус.
Так как устройство собиралось с чисто экспериментальными целями, плата для него не разрабатывалась, - так на «макетке» и работает.
Радиоконструктор 05-2015

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR