Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей

Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля многоэлементных пьезокерамических преобразователей Цель изобретения - повышение достоверности и упрощение контроля Цель достигается за счет того, что для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, возбуждают их последовательно с частотным спектром , верхняя граничная частота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрических размеров минимально допустимых дефектов, принимают колебания соседним элементом О качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в спектре возбуждаемого колебания , в определенном интервале времени . 1 ил (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 Э р

1 (21) 4879919/28 (22) 05.11,90 (46) 15.09.92. Бюл. М 34 (71) Киевский научно-исследовательский институт гидроприборов (72) B.À. Токарев и Л.В. Онищенко (56) Справочник "Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий", под ред. В.В. Клюева, т, 2, 1986, с. 289.

Авторское свидетельство СССР

N 1439489, кл. G 01 N 29/04, 1988. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля многоэлементных пьезокерамических преобразователей. Цель изобреИзобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где используются многоэлементные пьезокерамические преобразователи.

Известны методы контроля качества клеевых соединений многослойных конструкций, в частности импедансный метод, основанный на регистрации изменения механического импеданса контролируемого изделия в зоне его касания с датчиком, возбуждающем в изделии изгибные колебания звуковых частот. Импедансный метод позволяет выявлять расслоения площадью до

0,07 см на глубине от 0,1 до 6 мм в конструкциях клеевых соединений из металличе„„ Ы„„1762225 А1 тения — повышение достоверности и упрощение контроля. Цель достигается за счет того, что для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, возбуждают их последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрических размеров минимально допустимых дефектов, принимают колебания соседним элементом. О качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в спектре возбуждаемого колебания, в определенном интервале времени, 1 ил. ских и неметаллических материалов, однако он не может быть применим для контроля расслоений в многоэлементных преобразователях, например, в цилиндрических из-за невозможности размещения датчика в плоскости дефекта вследствие их конструктивных особенностей, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля клеевых соединений композиционных конструкций, сущность которого заключается в том, что изделие, соединенное клеем с введенными в него поляризованными в электрическом поле сегнетодобавками, возбуждают в отдельных точках ультразвуковыми колебаниями так, чтобы их спектр перекрывал резонансные

1762225 частоты клеевого соединения всех контролируемых точек изделия, регистрируют спектр электромагнитного излучения и ультразвуковых колебаний; определяют спектр нормированной передаточной функции, по 5 огибающей спектра которой судят о прочности клеевого соединения.

Недостатком этого способа является недостаточная достоверность результатов контроля из-за использования в качестве 10 информативного параметра для вычисления нормированной передаточной функции очень слабого по интенсивности электромагнитного излучения клеевого шва, что затрудняет его выделение на фоне 15 электромагнитных помех. Результаты контроля в этом способе существенно зависят от количества сегнетоэлектрических добавок в клее и степени их поляризации, Кроме того использование электромагнитного излуче- 20 ния клеевого шва, сравнимого по интенсивности с уровнем электромагнитных помех, в значйтельной мере усложняет практическую реализацию способа, Целью изобретения является повыше- 25 ние достоверности и упрощение контроля, Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля клеевых соединений многоэлементых пьезокерамических преобразователей, заключающемся в том, что 30 возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в контролируемые клеевые соединения, принимают сигналы, прошедшие через них, по спектру возбуждаемых и принимаемых сигналов судят о качестве клее- 35 вых соединений, при этом для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, которые возбуждают последовательно с частотным спектром, верхняя граничная ча- 40 стота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрические размеры минимально допустимых дефектов, прием прошедших через клеевое соединение сигналов осуществляют други- 45 ми элементами, граничащими с контролируемым клеевым соединением, а о качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к ампли- 50 туде соответствующей .составляющей в спектре возбуждаемогоо колебания, в интервале времени т, выбранном из соотношения

I, 21

55 с с где — толщина пьезоэлемента, С вЂ” скорость распространения упругих колебаний в материале пьезоэлемента.

На чертеже представлена схема реализации способа, содержащая генератор импульсов 1, усилитель 2, временной селектор

3, осциллограф 4, анализатор спектра 5, входной каскад 6 и контролируемый преобразователь, состоящий из склеенных пьезоэлементов 7, 8, 9...n.

Способ контроля клеевых соединений многоэлементных п ьезокерамических п реобразователей осуществляется следующим образом.

Генератором 1 видеоимпульсом с широким спектром частот возбуждают ультразвуковые колебания в пьезоэлементе 7, которые пройдя через клеевое соединение короткозамкнутого пьезоэлемента 8, достигает пьезоэлемент 9. Амплитуда принимаемых пьезоэлементом 9 колебаний пропорциональна площади клеевого соединения пьезоэлемента 8 с пьезоэлементами

7 и 9, Ультразвуковые колебания принятые пьезоэлементом 9, после преобразования их в электрические усиливают усилителем 2 и подают на вход временного селектора 3, с помощью которого селектируютсигнал в ин2l тервале времени — т — —,где I— с — — с толщина пьезоэлемента, с. — скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале пьезоэлемента.

С помощью осциллографа 4 устанавливают необходимую длительность интервала селекции, а также наблюдают за осциллограммой сигнала, чтобы его амплитуда не превышала динамического диапазона временного селектора и анализатора спектра 5.

Усилитель 2 подключают через входной каскад 6 к возбуждаемому пьезоэлементу 7 и фиксируют на экране анализатора спектр излучаемого сигнала. Затем переключают вход усилителя к пьезоэлементу 9 и фикси. руют на экране анализатора спектр принятого сигнала.

По соотношению амплитуд соответству ющих спектральных составляющих пол. ученных спектрограмм судят о качеств клеевого соединения, При образовании не проклея, воздушных включений или рассло ений в клеевом соединении амплитуд; ультразвуковых колебаний, принимаемы> пьезоэлементом 9, будет уменьшаться про порционально площади дефекта.

В.большей степени, особенно в област высокочастотных спектральных составляю щих, изменяется спектр этого сигнала. Фик сируя эти изменения, с высоко достоверностью судят о качестве клеевог< соединения.

Таким образом, в отличие от прототипа предложенный способ обладает более вы

1762225 сокой достоверностью за счет того, что в качестве информативного параметра используют только ультразвуковые колебания, которые по меньшей мере на порядок обладают большей интенсивностью, чем электромагнитные колебания. Это также упрощает и техническую реализацию способа, поскольку исключает необходимость приема и спектрального анализа электромагнитных колебаний и вычисления нормированной передаточной функции, Формула изобретения

Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей, заключающийся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в контролируемые клеевые соединения, принимают сигналы, прошедших через них колебаний, по спектру которых судят о качестве соединений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности и упрощения контроля, для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, элементы возбуждают последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана

5 соответствующей длине волны, не превышающей геометрические размеры минимально допустимых дефектов, прием прошедших сигналов осуществляют другими элементами, граничащими с контролиру10 емым клеевым соединением, а о качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в

15 спектре возбуждаемого колебания в интервале времени т, выбранном из соотношения:

2I — (т (—, с

20 где! — толщины пьезоэлемента, c — скорость распространения колебаний в материале пьезоэлемента.