Широкополосный пьезоэлектрический преобразователь

Широкополосный пьезоэлектрический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

т

t t ti 548096

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.04.75 (21) 2124035/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 30.10.79 (51) М. Кл.-

G 01N 29/04//

Н 04R 17/00

Государственный комитет (53) УДК 620.179.16 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. E. Поляков, А. И. Потапов, О. О. Карапетян, А. Г. Усманов и Ю. В. Дронов

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт (71) Заявитель (54) ШИРОКОПОЛОСНЪ|Й ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии.

Известны пьезоэлектрические преобразователи на основе пьезоэлементов произвольных размеров, у которых для выравнивания частотной характеристики регулируют длительность возбуждающего импульса так, чтобы нуль спектра возбуждающего импульса совпадал с первым максимумом частотной характеристики пьезопреобразователя (1). Неполное выравнивание частотной характеристики ограничивает возможность применения известных преобразователей для ультразвуковой спектроскопии.

Известен также способ изготовления ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что из пьезоэлектрического материала вырезают элемент, ориентированный вдоль соответствующей оси упругой симметрии так, что соотношение сторон а и b элемента при а Ь обеспечивает кратность частот мод колебаний (2).

Наиболее близок к изобретению по технической сущности пьезоэлектрический преобразователь, содержащий набор квадратных пьезопластин, склеенных между собой i(3). Квадратные пьезопластины не обеспечивают кратности частот мод колебаний. Так как пьезопластины склеены в пакст, то онп работают как целый кристалл в виде куба. Прп этом эффективно возбуждаются не только контурные, но и толщинные моды колебаний; этот преобразователь нешпрокополосный.

Цель изобретения — выравнивание частотной характеристики.

Для этого в предлагаемом преобразователе на каждую пластину с обеих сторон нанесены обкладки, а пьезопластины установлены с зазором так, что расстояние между обкладками меньше длины волны второй моды колебаний пьезопластпны, и соединены между собой параллельно, толщина обкладок в 10 раз меньше меньшей стороны прямоугольника пьезопластины, а отношение этой стороны к большей стороне прямоугольника равно 1: 2.

На фпг. 1 показана зависимость изменения частот для трех мод колебаний в случае, если одна сторона а пластины остается неизменной, а другая сторона b уменьшается с шагом 5 мм; на фиг. 2 — предлагаемый пьезопреобразователь, впд сбоку; на фиг. 3 — то же, впд сверху.

Для изготовления широкополосного пьезоэлектрического преобразователя вырезают пьезопластины 45 Х-среза из кристалла сегнетовой соли. Каждая пьезопластина совершает контурные колебания при подаче на нее электрического напряжения. Соот548096

Q ..1ÎЗ, ра%ек ношение размеров возможно следующее: большая сторона прямоугольной пьезопластины 40 мм, меньшая — 20 мм, а толщина 1 мм. Злектроды нанесены перпендикулярно кристаллографической оси Х.

Пьезопластины 1 электрически соединены параллельно и приклеены на линейной базе 2 на мембране, которая перпендикулярна большей стороне. Пьезопластины не клеют в пакет, между ними оставлены воздушные зазоры. Такое расположение исключает появление толщинных мод колебаний. При указанных размерах пьезопластина имеет кратные резонансные частоты (мод колебаний), например f —— 40 кГц и /2 — — 80 кГц.

Третья мода колебаний имеет малоэффективную амплитуду и ею можно пренебречь, Для полного выравнивания частотной характеристики на электроды пьезопластин подается видеоимпульс такой длитсльности, что нуль спектра возбуждающего импульса совпадает с первым максимумом (40 кГц) частотной характеристики пьезопреобразователя, при этом вторая мода колебаний (80 кГц) автоматически совпадает со вторым нулем спектра возбуждающего импульса, так как нули в спектре импульса возбуждения имеют кратные значения.

Широкополосные пьезопреобразователи с равйомер ой частотной характеристикой позволяют использовать спектральные методы исследования материалов и изделий.

Формула изобретения

Широкополосный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий набор прямоугольных пьезопластин, установленных одна напротив другой в параллельных плоскостях, отличающийся тем, что, с целью выравнивания частотной характеристики, на каждую пьезопластину с обеих сторон нанесены обкладки, а пьезопластины установлены с зазором так, что расстояние между обкладками меньше длины волны второй моды колебаний пьезопластины, и соединены между собой параллельно, толщина обкладок в 10 раз меньше меньшей стороны прямоугольника пьезопластин, а отношение этой стороны к большей стороне прямоугольника равно 1: 2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Методы неразрушающих испытаний под ред. P. Шарпе, «Мир», 1972, с. 69.

2. Лвторское свидетельство СССР № 360607, М. Кл.2 G 01N 29/04, 1970.

3. Техническое описание к прибору

ДУК-20 (IUIO — 2048023ТО) (прототип), 548096

Фиг 3

Составитель T. Головкина

Техред А. Камышникова Корректор 3. Тарасова

Редактор Л. Письман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2652/2 Изд. № 659 Тираж 1074 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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