Пьезоэлектрический преобразователь

Пьезоэлектрический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ F11 590662 йоюа Воветскид

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.10.76 (21) 2409838/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78, Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 20.02.78 й%"г (51) М.К.л. r

Государстоениый комитет

Совета Министров СССР по делан иаобретеиий и открытий (53) УДК 620.179.16 (088.8) (72) Автор изобретения

P.-И. Ю. Кажис

Каунасский политехнический институт имени Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) П ЬЕЗОЭЛ ЕКТР И Ч ЕСКИ Й П P ЕО Б РАЗО BATEÀ Ь

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для ультразвукового контроля в различных диагностических приборах.

Известен приемник ультразвука, содержащий решетку электроакустических пьезоэлементов, причем пьезоэлементы выполнены в виде полос различной длины, уменьшающейся от одного края решетки к другому (1).

Недостатком этого приемника является ограниченная полоса пропускания, определяемая резонансной шириной электродов и толщиной пьезоэлектрических полос.

Также известен пьезоэлектрический преобразователь для ультразвукового контроля изделий с электрически управляемой диаграммой направленности, выполненный в виде монолитной односторонней гребенчатой матрицы из пьезокерамики, на торцовых поверхностях ячеек которой нанесены электроды (2).

Однако в таком преобразователе резонансные явления в металлизированных ячейках, обусловленные плоскопараллельными поверхностями и расположением электродов, ограничивают полосу пропускания преобразователя.

Цель изобретения — расширение полосы пропускания преобразователя.

Для этого в предлагаемом преобразователе ячейки выполнены в виде четырехугольных усеченных пирамид, боковые поверхности которых составляют тупой угол с торцовой поверхностью матрицы, и на них нанесены дополнительные электроды, электрически изолированные один от другого и от торцовых

5 электродов.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 — торцовая часть преобразователя.

Преобразователь включает пьезокерампче1п скую монолитную одностороннюю гребенчатую матрицу 1, поверхности ячеек 2 которой покрыты электродами 3 и 4. При этом электроды 4 различных ячеек электрически изолированы один от другого и от торцовых элек15 тродов 3.

Преобразователь работает следущпм образом.

При подаче электрического напряжения между электродами 3 и 4 в каждой ячейке возникает электрическое поле с определенным расположением силовых полей. Генерируемая торцовой поверхностью волна излучается в контролируемую среду, а также в корпус матрицы 1, в котором она рассеивастся и поглощается.

Поскольку корпус матрицы 1 составляет единое целое с усеченными пирамидами, то он одновременно является согласованным демпфером, в котором полностью поглощается обратная волна. У электродов 4 генерируется

590662

Фиг.1

/ иг.2

Составитель Г. Федоров

Техрсд Н. Рыбкина

Корректор E. Хмелева

Редактор О. Юркова

Подписное

Заказ 3255/7 11зд. Ко 183 Тираж 1109

НГ10 Государственного комитета Созета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тииогра<рия, пр. Сапунова, 2

3 слабая паразитная волна, которая благодаря тупому углу между боковой и торцовой поверхностями направляется ь корпус матрицы

1, выполняющеи функции согласованного демпфера. Из-за наличия только одной плоскости генерации ультразвуковой волны и отсутствия многократно отраженных волн в преооразователе его полоса пропускания значительно расширяется и ограничивается только механическими и электрическими потерями пьезоэлектрического материала на высоких частотах.

Фазы механических колебаний отдельных пирамид соответствуют фазам электрических сигналов на электродах этих пирамид. Поэтому при изменении фазовых сдвигов между электрическими сигналами меняется направление диаграммы направленности, а также может быть изменена ее ширина.

Выполнение торцовой поверхности преобразователя в виде четырехугольных усеченных пирамид с боковыми электродами позволяет вместо двух плоскостей пьезоэлектрической генерации, характерных для других типов преобразователей, например в виде пьезоэлектрических пластинок и стержней, получить одну плоскость генерации. Кроме того, интегральная конструкция демпфера позволяет устранить многократные отражения в преобразователе. Все это расширяет полосу пропуска н и я пр еоб р а зов а тел я.

При этом упрощается процесс изготовления, так как отпадают операции изготовления и клейки демпфера. Кроме того, поскольку при уменыпении поперечных размеров пирамид напряженность поля в пирамидах возрастает, то при заданном возбуждающем электриче5 ском напряжении увеличивается коэффициент преобразования.

Применение предлагаемого преобразователя в ультразвуковых дефектоскопах и других приборах позволяет увеличить разрешающую

10 способность и точность этих приборов.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь для ультразвукового контроля изделий с электри15 чески управляемой диаграммой направленности, выполненный в виде монолитной односторонней гребенчатой матрицы из пьезокерамики, на торцовых поверхностях ячеек которой нанесены электроды, о т л и ч а 1о шийся тем, что, с целью расширения полосы пропускания преобразователя, ячейки выполнены в виде усеченных пирамид, боковые поверхности которых составля1от тупой угол с торцовой поверхностью матрицы, и на них нанесены дополнительные электроды, электрически изолированные один от другого и от торцовых электродов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР №4б7503, кл. Н 04/ 15/00, 1975.

2. Лвторское свидетельство СССР № 37150б, кл. G 01N 29/04, 1973.