Ультразвуковой катящийся преобразователь

Ультразвуковой катящийся преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано, в частности , при контроле качества полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания с использованием частотномодулированных сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. При попадании в преобразователь акустического импульса последний возбуждает резонансные колебания в цилиндрических резонаторах , на их свободных торцах выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, передающиеся на дисковый пьезоэлемент, установленный между торцами цилиндрических резонаторов. Образованная при помощи резонаторов пшрокополосная амплитудно-частотная характеристика преобразователя с полосой пропускания более 0,5 позволяет его эффективно использовать при дефек- , тоскопии с применением частотно-модулированных сигналов. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) (511 4 G 01 N 29 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1,.

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ .

1 (21) 3789666/25-28 (22) 06.07.84 (46) 23.04.86. Бюл. У 15 (72) А.С.Кнцанов, А.Г.Митин и В.Н.Хмелев (53) 620.179.16(088.8) (56) Рапопорт Ю.М. Ультразвуковая дефектоскопия строительных деталей и конструкций. Л.: Стройиздат, 1975, с. 64-67.

Дефектоскопия, 1977, Ф 6, с. 125126, 1Я

Ь ) (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАТЯЩИЙСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к акустическим нераэрушающим методам контроля и может быть использовано, в частности, при контроле качества полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания с использованием частотномодулированных сигналов. Цель изобретения †:расширение функциональных возможностей. При попадании в преобразователь акустического импульса последний возбуждает резонансные колебания в цилиндрических резонаторах, на их свободных торцах выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, передающиеся на дисковый пьезоэлемент, установленный между торцами цилиндрических резонаторов. Образованная при помощи резонаторов широкополосная амплитудно-частотная харак- щ

O теристика преобразователя с полосой пропускания более 0,5 позволяет его эффективно испольэовать при дефек-, тоскопии с применением частотно-модулированных сигналов. 2 ил.

° .в

1226295

10

Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при контроле различных материалов, в частности полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания с использованием частотно-модулированных сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональньгх возможностей,, благодаря обеспечению возможности работы с частотно-модулированными сигналами, за счет расширения полосы пропускания преобразователя.

На фиг. 1 схематично изображен ультразвуковой катящийся преобразователь, сечение в плоскости, проходящей через его ось качения; на фиг.2амплитудно-частотная характеристика ультразвукового катящегося преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит выполненный в виде диска пьезоэлемент 1 и два резонатора 2, выполненные в виде цилиндров. Кроме тотого, ультразвуковой катящийся преобразователь содержит расположенный на пьезоэлементе 1 и внешней цилиндрической поверхности резонаторов 2 эластичный протектор 3 и токосъемник 4, электрически связанный с пьезоэлементом l. Дисковый пьезоэлемент

1 установлен между торцами цилиндров резонаторов 2 соосно им. На свободных торцах цилиндров резонаторов

2 выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки 5 различных диаметров. Оси проточек 5 совпадают с осями цилиндров резонаторов 2.

В качестве пьезоэлемента 1 используется, например, поливинилиденфторидная пьезопленка толщиной 30 мкм.

В качестве материала резонаторов 2 используются, например, органическое стекло, акустический импеданс которого близок к акустическому импедансу пьезополимерной пленки. Использование для резонаторов 2 материалов,с малой скоростью. распространения ультразвуковых колебаний позволяет уменьшить размеры ультразвукового катящегося преобразователя.

В качестве материала эластичного звукопрозрачного протектора 3 используется, например, полиэфируретан с твердостью по Шору в пределах

15-25 ед. Концентрические кольцевые ступенчатые проточки 5 на свободных торцах цилиндров резонаторов 2 выполняк>тся, например, таким образом, чтобы высота резонаторов 2, т.е. расстояние между торцом цилиндрического резонатора 2,контактирующим с пьезоэлементом ), и свободным его торцем, ступенчато уменьшалась от наружной поверхности к центру.

Выб>ор количества проточек 5 производится из условия обеспечения требуемой амплитудно-частотной характеристики преобразователя. Так при общей высоте цилиндрических резонаторов 2 L1 и выполнении двух проточек 5, образующих ступенчатое уменьшение высоты цилиндрических резонаторов 2 до размеров L< и L3, они обладают собственными частотами

Е4, f 2 и f>, о ределяе и из выражений где С вЂ” скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале резонаторов 2.

Индивидуальные амплитудно-частотные характеристики каждой ступени резонаторов 2 (фиг. 2, сплошные линии), складываясь друг с другом, образуют суммарную широкополосную амплитудно-частотную характеристику преобразователя (фиг. 2, пунктир).

Ультразвуковой катящийся преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь устанавливается на поверхность контролируемого иэделия 6. Сканирование изделия 6 осуществляется качением преобразователя по его поверхности. При распространении в контролируемом изделии акустического импульса последний через протектор .3 падает на наружную цилиндрическую поверхность резонаторов 2 и, проходя через них, возбуждает резонансные колебания в плоскости, перпендикулярной оси распространения. Каждая ступень резонаторов 2 возбуждается на собственной частоте и передает колебания на пьезоэлемент 1. Последний преобразует колебания в электрический сигнал, который через токосъемник 4 поступает в дефектоскоп (не показан). Работа ультразвукового катящегося преобразователя в режиме излучения осуществляется аналогичным образом по закону обратимости.

Использование частотно-модулированных сигналов при дефектоскопии полимерных и композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания о ультразвуковых колебаний (3 > 0,1 нп/м) эффективно при использовании преобразователей с полосой пропускания более 0,5.

Ультразвуковой катящийся преобразователь позволит расширить полосу пропускания до требуемых пределов. При использовании предлагаемых материалов, диаметре резонаторов

30 мм и их высотах Е =13 мм, Е =8 мм и L>=6,5 мм собственные частоты резонаторов равны f< =50 кГц, Е =75 кГц и f>=100 кГц, а полоса пропускания преобразователя равна 0,7. Нижний предел полосы пропускания ограничен общей высотой цилиндрических резонаторов, а верхний предел практичес1?26295 4 ки ограничивается только толщиной пьезоэлемента.

Формула изобретения

Ультразвуковой катящийся преобразователь, содеожащий пьезоэлемент, расположенный на нем эластичный протектор и токосьемник, о т л и ч а10 ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен двумя резонаторами, выполненными в виде цилиндров, пьезоэлемент выполнен в виде диска и установлен между торцами цилиндров соосно с ними, на свободных торцах ци1 линдров выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, а протектор распо20 ложен на внешней цилиндрической поверхности резонаторов.

Фиг.1

1226295

Составитель С.Волков

Редактор И.Дербак Техред И.Попович

Корректор О.Луговая

Заказ 2122/40 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

П оиэводственно-полиграфическое предприяти е r. Ужго од ул. Проектная, 4 ро P э °