Устройство аттестации ультразвуковых преобразователей

Устройство аттестации ультразвуковых преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности аттестации ультразвуковых преобразователей путем обеспечения взаимодействия лазерного луча с акустическим полем на поверхности преобразователя. Осуществляя сканирование зондирующего лазерного луча по поверхности преобразователя , нагруженного на оптически прозрачную нагрузку, измеряют параметры акустических колебаний в каждой точке поверхности преобразователя и сравнивают их с параметрами электрического сигнала возбуждающего колебания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1404925 (50 4 G 01 N 29/00

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ы,", К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2ФЦр"г -..

« » (21) 4121399/24-28 (22) 17.09.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (72) А. Н. Бондаренко, Ю. Б. цробот и А. И. Кондратьев (53) 620.179.16 (088.8) (56) Константинов В. A., Панина В. И. Абсолютная градуировка преобразователей.—

Дефектоскопия, 1974, № 1, с. 44 — 49. (54) УСТРОЙСТВО ATTECTALI ÈÈ УЛ ЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности аттестации ультразвуковых преобразователей путем обеспечения взаимодействия лазерного луча с акустическим полем на поверхности преобразователя.

Осуществляя сканирование зондирующего лазерного луча по поверхности преобразователя, нагруженного на оптически прозрачную нагрузку, измеряют параметры акустических колебаний в каждой точке поверхности преобразователя и сравнивают их с параметрами электрического сигнала возбуждающего колебания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1404925

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров акустических колебаний.

Цель изобретения — повышение точности аттестации путем обеспечения взаимодействия лазерного луча с акустическим полем на поверхности нагруженных ультразвуковых преобразователей.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства аттестации ультразвуковых преобразователей в режиме излучения; на фиг. 2— то же, в режиме приема; на фиг. 3 — блоксхема устройства аттестации с учетом фотоупругих свойств материала акустической нагрузки.

Устройство содержит акустическую нагрузку, выполненную в виде оптически прозрачной прямоугольной трехгранной призмы 1, диагональная поверхность которой через оптически отражающий слой 2 акустически связана с торцом звуковода 3, выполненного в виде стержня, армированного звукопоглощающим материалом 4. Первая поверхность призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к генератору 7. Первая поверхность призмы 1 через диагональную поверхность и вторую поверхность, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10. Интерферометр 8, блок 9 и лазер 10 образуют измерительное лазерное устройство 11.

Устройство для аттестации ультразвуковых преобразователей в режиме приема (фиг. 2) содержит акустическую нагрузку в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы 1, диагональная поверхность которой через тонкий оптически отражающий слой 2 (сравниваемый с длиной световой волны) .акустически связана с поверхностью сечения многогранника 12, служащего звуководом, на любой из граней которого (например на грани 13) установлен с возможностью перемещения по граням ультразвуковой излучатель 14, подключенный к генератору 15. Одна из поверхностей призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к измерителю 16 параметров электрических сигналов, и через диагональную поверхность и вторую поверхность призмы 1, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10.

Устройство с учетом фотоупругих свойств материала акустической нагрузки (фиг. 3) содержит акустическую нагрузку, выполнен5

55 ную в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы 1, диагональная поверхность которой через тонкий оптически отражающий слой 2 (сравнимый с длиной световой волны) акустически связана с торцом звуковода 3 в виде стержня, армированного звукопоглощающим материалом 4. Первая поверхность призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 и экран акустического поля акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к генератору 7, и через диагональную поверхность и вторую поверхность, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10.

Наиболее важным во всех устройствах является материал акустической нагрузки, выполненный в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы. Диапазон акустических сопротивлений материалов этой призмы должен перекрывать диапазон акустических сопротивлений материалов изделий, контролируемых с помощью аттестуемых ультразвуковых преобразователей. Кроме того, следует обращать внимание на фотоупругие свойства оптически прозрачных изотропных сред и кристаллов, из которых изготавливается призма 1.

Существует достаточное количество прозрачных материалов для изготовления призмы 1 с тем, чтобы перекрыть диапазон акустических сопротивлений контролируемых материалов, но надо выбирать их с достаточно малыми фотоупругими постоянными (в частности выбирать подходящие срезы кристаллов) или учитывать вклад фотоупругости в измерениях. Путем подбора компонентов можно получить оптически прозрачный сплав с необходимым акустическим сопротивлением и пренебрежимо малыми фотоупругими постоянными.

Устройство в режиме излучения работает следующим образом.

Генератор 7 возбуждает аттестуемый ульт развуковой преобразователь 6, акустически нагруженный на призму 1 через тонкий (0,5 — 2 мкм) оптически отражающий слой 5 алюминиевого покрытия. Акустическая волна проходит в звуковод 3 и затухает в нем. Одновременно с возбуждением производится сканирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях измерительного лазерного луча по поверхности слоя 5, имеющей акустический контакт с рабочей поверхностью преобразователя 6, и лазерным интерферометром 8 измеряют параметры акустического поля на рабочей поверхности преобразователя 6. Затем измеренные параметры акустического поля сопоставляют с параметрами возбуждающих электрических сигналов генератора 7. Эти операции производят при различных частотах и!

404925 уровнях возбуждения. Устройством достигается аттестация преобразователя 6 на различных типах волн, которые он может излучатьь.

Устройство в режиме приема работает следующим образом.

Генератор 15 возбуждает ультразвуковой излучатель 14, который излучает акустические волны в направлении аттестуемого ультразвукового преобразователя 6 под некоторым углом к его рабочей поверхности.

Под действием акустических волн ультразвуковой преобразователь 6 вырабатывает электрические сигналы, параметры которых измеряются измерителем 16, например осциллографом СК! — III. Одновременно производится сканирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях измерительного лазерного луча по поверхности слоя 5, имеющей акустический контакт с рабочей поверхностью преобразователя 6, и лазерным интерферометром 8 измеряют параметры акустического поля на рабочей поверхности преобразователя 6. Затем измеренные параметры акустического поля сопоставляют с измеренными параметрами электрических сигналов на выходе преобразователя 6. Эти операции производят при различных уровнях и частотах возбуждения излучателя 14.

Перестановкой излучателя 14 по граням полуцилиндрического многогранника 12 изменяют направление акустической волны по отношению к рабочей поверхности аттестуемого преобразователя 6 и все перечисленные операции повторяют. Этим: достигается аттестация преобразователя 6 по отношению к вектору К акустической волны.

Устройством достигается аттестация преобразователя 6 на различные типы волн, которые излучает ультразвуковой излучатель 14.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что одновременно измеряют параметры электрических сигналов на выходе нагруженного на заданную акустическую нагрузку аттестуемого преобразователя 6 и истинные параметры акустического поля на его поверхности. !

О

Формула изобретенггя

1. Устройство аттестации ультразвуковых преобразователей, содержащее лазер, оптически связанный с ним интерферометр, звуковод, генератор, связанный с ультразвуковым преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности аттестации, оно снабжено блоком сканирования, оптически связанным с выходом лазера, акустической нагрузкой, выполненной в виде

20 оптически прозрачной трехгранной прямоугольной призмы, на гипотенузную грань и на первую катетную грань призмы, предназначенную для связи с преобразователем, нанесен отражающий слой, вторая ее катетная грань оптически связана с интерферометром, гипотенузная грань соединена со звуководом, а звуковод выполнен из звукопоглощающего материала.

2. Устройство по п. l, отличающееся тем, что, с целью расширения функциона lbHblx

ЗО возможностей путем обеспечения аттестации ультразвукового преобразователя в режиме приема, звуковод выполнен в виде многогранной призмы, одна из боковых граней которой связана с акустической нагрузкой. а остальные предназначены для связи с ультразвуковым излучателем.

Фиа о

Составитель С. Межнев

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3096/47 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4