Ультразвуковой преобразователь

Ультразвуковой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широкополосности и помехоустойчивости. При контроле пьезоэлемент 2 излучает в волновод 1, выполненный в виде тела вращения с экспоненциальной образующей его боковой поверхности, акустические колебания, энергия которых при распределении в нем концентрируется, . что повышает чувствительность. В 1полнение волновода 1 указанной формы также расширяет полосу пропускания преобразователя. Излученные нерабос € г е«ю КЗ f bo О5 ел ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 С 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССГ

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3938190/25-28 (22) 13,05.85 (46) 23.03.87. Бюл, N- 11 (71) Киевский зональный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий и Белорусский научно-исследовательский и проектно-технологический институт организации и управления строительством (72) А.Г.Коренюк, Э.Г.Несвижский, H.Â.Áåëîóñîâ, В.П.Гороховский, И.Б.Трофимов и В.Я.Ясинявский (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 423033, кл. G 01 Я 29/04, 1971.

„„SU,„, 1298653 А 1 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области . неразрушающего контроля. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широкополосности и помехоустойчивости. При контроле пьезоэлемент 2 излучает в волновод 1, выполненный в виде тела вращения с экспоненциальной образующей его боковой поверхности, акустические колебания, энергия которых при распределении в нем концентрируется, . что повышает чувствительность. Выполнение волновода 1 указанной формы также расширяет полосу пропускания преобразователя. Излученные нерабо1298653

S(x ) = S ехр(-ах ) (2) a=43f (——

Гр ч.Р / Е (3) чей поверхностью пьезоэ.пемента акустические колебания попадают в Пемпфер 3 и далее в поглотитель 4, где поглощаются. Выполнение демпфера 3 идентичным по форме волноводу 1 поИзобретение относится к разрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии строительных делезобетонных кон— струкций. 5

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широкополосности и помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена схема ульт- 10 развукового преобразователя; на фиг. 2частотная характеристика коэффициента передачи по давлению.

Ультразвукового преобразователь содержит акустически связанные между собой волновод 1, пьезоэлемент 2, демпфер 3., поглотитель 4, охватывающий демпфер 3 и боковую поверхность пьезоэлемента 2, электровиброизоляци- онный слой 5, охватывающий волновод

1 и твердосплавный наконечник 6, размещенный на рабочем основании волновода 1, причем демпфер 3 и волновод

1 выполнены идентичными по форме с экспойенциальной образующей их боко25 вой поверхности, а площади S. и S(1) оснований и длина Г демпфера 4 волновода выбраны из условия (и (--- — ) ) 2 ы 1 /--- (1)

S. ГР

s(t) 1 е где — частота колебаний;

Е, P — модуль упругости и плотность материала волновода соответственно.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

При подаче электрического импульса на пьезоэлемент 2 в нем возбужда- 40 ются акустические колебания, частота которых зависит от толщины пьезоэлемента и формы. волновода 1 и демпфера

3. Ультразвуковые колебания распространяются от пьезоэлемента 2 по волэволяет усилить резонансные свойства преобразователя. Электровиброизопяционный слой 5, охватывающий волновод 6, снижает влияние внешних акустических полей. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.

2 новоду 1 и далее по твердосплавному наконечнику 6 в контролируемое иэделие. При этом за счет выбора формы волновода 1 в виде тела вращения переменного сечения происходит концентрация энергии, излученной пьезоэлементом 2. По отраженным акустическим сигналам, поступающим из изделия на пьезоэлемент 2, определяют наличие и параметры дефектов. Излученные нерабочей поверхностью пьезоэлемента акустические колебания поступают в демпфер 3 и далее в поглотитель 4, где поглощаются.

Для определения параметров, характеризующих форму и размеры волновода 1 и демпфера 3, выбирают нижнюю частоту и „р рабочего диапазона преобразователя, площадь Sd большого ос— нования волновода 1 — в зависимости от площади пьезоэлемента 2 и площадь

S(f) меньшего основания волновода— из метрологических соображений и из условия (!) с учетом, что — 2 « f определяют длину Г волновода.

Для определения закона изменения площади сечения из экспоненциальной зависимости параметр а определяют из условия

Волноводы, выполненные с -учетом условий (1)-(3), представляют собой фильтры верхних частот и в области пропускания частот f f „ имеют равномерную частотную характеристику коэффициента передачи по давлению (фиг.2), Они позволят расширить полосу пропускания преобразователя. г

1298653 4 формулаизобретения вводить акустические колебания в материал без существенных искажений и увеличить за счет концентрации энергии чувствительность преобразователя.

С другой стороны выполнение демпфера и волновода идентичными по форме позволяют усилить резонансные свойства преобразователя. f0

Наличие электровиброизоляционного слоя повышает помехоустойчивость преобразователя за счет снижения влияния на него внешних акустических полей. 15

Твердосплавный наконечник повышает износостойкость преобразователя, обеспечивает акустическое согласование последнего с изделием, для 20 чего, например, при контроле бетона наконечник может быть выполнен из титана, обладающего близким к бетону акустическим сопротивлением. Соединение наконечника с волноводом может быть осуществлено прессованием.

Таким образом, ультразвуковой преобразователь обладает лучшими эксплуатационными характеристиками за счет увеличения чувствительности,, широкополосности и помехоустойчивости.

1. Ультразвуковой преобразователь, содержащий акустически связанные между собой волновод, пьезоэлемент и демпфер, выполненный в виде тепа .вращения переменного сечения, и по. глотитель, охватывающий демпфер и боковую поверхность пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широкополосности и помехоустойчивости, преобразователь снабжен электровибрационным слоем, охватывающим волновод, демпфер и волновод выполнены. идентичными по форме с экспоненциальной образующей их боковой поверхности, а площади S. и S(t) оснований и длина

Г демпфера и волновода выбраны из условия

S (-- -) +, 2с) t

s(й) v êгде — частота колебаний;

Е, p — - модуль упругости и плотности материала волновода соответственно.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что он снабжен твердосплавным наконечником, . размещенным на рабочем основании" волновода.

f298653

Op88АО Гйч мыу дЬ/77 чик

remora@

ФР8. Р

Составитель И. Лндреева

Редактор M,Áëàíàð Техред Jf.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 882!46 Тираж 777 Подпис ное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР

- по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная,4