Способ контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе
Патент 699679
Авторы
Классы МПК
Способ контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе
Иллюстрации
Реферат
с с
Оп ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<" 699679
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 080877 (21) 2515539/18-10 (51)М. Кл.
Н 04 R 29/00 с присоединением заявки HP(23) llpNopHTeT
Государственный коинтет
СССР по делаи нзобретеннй и открытий (53) УДК 621. 317..79(088,8) Опубликовано 25.11.79. Бюллетень HP 43
Дата опубликования описания 27.11.79 (72) Автор изобретения
В. A . .Чернышев (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА
В ЗАКРЫТОМ ПРЕОЬРАЗОВАТЕЛЕ
Иэ обрет ение относится к техник е электрической связи, а именно к, способам кон трол я цел остн ости пье э оэлементов, 5
Обычно проверка целостности пьезоэлементов, используемых в преобраэов ат елях ультразвуковых колебаний, осуществляется путем внешнего осмотра (11. однако в ряде случаев возникает необходимость контроля целостности пьезоэлемента в собранном преобраэователе при отсутствии доступа к нему .
Наиболее бли-ким по технической сущности к предложенному является способ контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе (2) путем фиксации кривой полной электрической проводимости и установления наличия провала на ней.
Недостатком указанного способа явл яется то, что при нарушении целостности дискового пьезоэлемента ход кривой полной электрической проводимости в районе резонансной частоты ггреобраэователя практически не изменяется при условии, что не нарушается акустический KQHTBKT осколков пьезоэлемента с донышком излучателя и электрический — с подводящим проводником.
Цель изобретения — повышение надежности контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе.
Ц ел ь дост и гает ся т ем, чт о по пр едлагаемому способу выдел яют област ь первого антирезонанса на кривой полной электрической проводимости эталонного пьезоэлемента и определяют отношение минимума проводимости эталонного пьезоэлемента к его проводимости вне выделенной области, фиксируют кривую полной электрической проводимости контролируемого пьезоэлемента в той же области, определяют отнсшение минимума проводимости контролируемого пьезоэлемента к его проводимости вне выделенной области и по величине этого отнсыения по сравнению с подобным отношением для эталонного пь ез оэл емен та, судят о цел ост н ост и контролируемого пьезоэлемента.
Выделение области перв ого антирез онан са н еповрежден ного пьез оэлемента и фиксация в ней кривой проводимости преобразователя обеспечивают проверку на частоте, определяемой максимальным размером пьезоэлемента. Так, например, перв а я антирез он ансна я,част о699679 тивлении R > 1),р
"й" )т.+,Г при выполнении условия
R «ñ <О, 1(ВеЕ)„„„ равняется
3 ъ 3
60 (б) (7) (8) та дискового пьезоэлемента определяется его диаметром, пьезоэлемента в виде прямоугольной пластины — величиной большей стороны и т.д. Поскольку нарушение целостности приводит к нарушению правильности формы пьезоэле) мента, исчезают граничные условия, необходимые для поддержания колебаний правильной формы, каковыми являются колебания на первой антирезонансной частоте. Результатом этого является сглаживание" крив ой проводимости в районе первого антирезонансна и смещение провала из выделенной области вверх по частот е.
Введение в качестве критерия целостности отношения минимума проводимос(5 ти к проводимости вне выделенной области обеспечивает однозначность ха" рактеристики провала и гарантирует от ошибочных заключений о целостности пьезоэлемента, могущих иметь место из-за неравномерности кривой проводимости. Численная величина, указанного критерия и ширина области должны определяться индивидуально в зависимости от к:знфигурации и материала 25 пьезоэлемента, типа и качества акустического пьезоэлемента с донышком.
На фиг. 1 изображена схема одного из устройств для реализации предложенного способа; на фиг, 2 — кривая полной электрической проводимости преобразователя с неповрежденным (эталонным) пьезоэлементом в области рабочей частбты; на фиг. 3 — кривая проводимости преобразователя в районе 35 первого антирезонанса, на фиг. 4— кривая проводимости преобразователя с поврежденным п ь ез оэл еме ятом," на фиг. 5 — кривая проводимости с поврежденным пьезоэлементом в районе первого антирезонанса.
Схема устройства для реализации предложенного способа включает преобразователь 1, измеритель 2 амплитудночастотных характеристик, детекторнув. головку 3 и частотомер 4. 45
Кривая полной электрической проводимости преобразователя 1 фиксируется на экране измерителя амплитудно-частотных характеристик 2 типа Х1-27.
Делитель напряжения R — R при ныпол-50
1 z ненни условий
R2 — 011В4 к (4)
R 0,1jZ 1 R,)< „(5) где Z = — — полное сопротивление
Ч преобразователя, обеспечивает постоян 55 ство амплитуды напряжений Ug на сопротивлении R > при любых изменениях сопротивления цепочки преобразовательR . Амплитуда напряжения на сопооТаким образом, напряжение, снимаемое с сопротивления В и подававшееся с детекторной головки 3 на вход Измерителя амплитудно-частотных характеристик 2, было пропорциОнально полной эл ектрическ ой проводимости преобраз ователя 1, Контроль частоты осуществляется с помощью частотомера 4 типа
Ч3-38, При осуществлении способа на преобразователе с рабочей частотой 2,5МГц, в котором толщина, защитного донышка из нержавеющей стали 12Х18Н10Т равняется 2,39 мм и используется дисковый пьезоэлемент 12х0,72 из пьезокерамики
ЦТС-19„ частота первого антирезонанса, соответствующая основной радиальной моде колебаний пьезоэлемента, равняется 210 КГц, Область, в которой зафиксирбван провал проводимости, ограничивается частотами 195...225 кГц.
Числовой критерий целостности в этом случае равен 0,4.
Из сравнения фиг. 4 с фиг. 5 видно, что предлагаемый способ обеспечивает четкую фиксацию нарушенИя целостности пьезоэлемента. В то же время из сравнения фиг. 2 с фиг, 3 следует, что кривая проводимости преобразователя н области рабочей частоты изменяется незначительно.
Предлагаемый способ контроля целостности пьезоэлементов обеспечивает н адежн ое определ ение даже не з н ачительных нарушений целостности пьезоэлементов практически любой применяе.— мой в технике конфигурации; нозможяость оценки степени понрежденности пьезоэлемента.
Формул а из обретения
Способ контроля целостности пьез оэл емент а в з акрытом преобраз онат еле путем фиксации кривой полной электрической проводимости и установления наличия провала на ней, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, выделяют область первого антирезонанса на криной полной электрической проводимости эталонного пьезоэлемента и определяют отношение минимума проводимости к проводимости нне выделенной области, фиксируют кривую полной электрической проводимости контролируемого пьезоэлемента и той же области, определяют отнсшение минимума проводимости контролируемого пьезоэлемента к его пронодимости вне выделенной области и по величине этого отнсыения по сравнению с подобным отношением для эталонного пьезоэлемента судят о целостности контролируемого пьезоэлемента.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
В 504318, кл. Н 04 R 29/00, 1974.
2, Ьабикон 0. И, Контроль уровня с помощью ультразвука. Л., Энергия
1971, с 58 (прототип) .
699679
Ю
Я
Ф
2.Х
Яив.2 гм
Фиг.f ов
Фиг. Х
t,Ю
Явг.4
Составитель Е. артамонова
Редактор Л, Бибер Техред M,Ïeòêî Корректор Г. Решетннк
Заказ 7244/60 Тирам 775 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Умгород, ул..Проектная, 4