Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрического преобразователя

Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрического преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски}}

Социалистически}}

Республик

ОЛ ИКАНИЕ

ЙЗОБРЕТЕй ИЯ

К ABTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

}}}}708216 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено01.12. 7 (2!) 25 !95 6/:! 8-10 (5! )М. l(aa.

С> 01 N 20/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет по лелем к305ретевиЙ н открь}тий

Опублнкован005.01 80, Ь}оплетен}* № 1 (53) УДK 53 1.232 (088.8) Дата опубликования описания 08 0:Е 80 (72) Автор изобретения

П. -r . Г!. Мил}сс (7I) Заявитель

Каунасский политехнический }}нстптут }в}. Антанаса Снечкуса (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕЕЕ! И КОЭФФИ 1ИЕН А МЕХАНИЧЕСКОГО

ДЕМПФИРОВАНИЯ ПБЕЗОЭЕЕГК ГРИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЭОВАТ Н!Я

Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей и может найти применение в гидро. акустике и дефектоскопии.

Известен способ определения степени

5 механического демпфирования ультразвуко- вых пьезопреобразователей путем определения акустического сопротивления демпфируюшей массы пьезопластинки (1J

Недостатком этого способа является низкая точность определения полного акустического сопротивления демпфера в зависимости от весовой концентрации наполнителя демпфируюшей массы.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является стюсоб определения степени механического демпфирования ультразвуковых пьезопреобразователей при помаши определения волнового акустического соптзотивлепия механического демпфера t2)

B этом случае также ни..зка точность определения коэффипиента механического демпфирования из-за того, что не учиты}зается и,-}пяние механического и электЕзпческого контактов на степень демпфирования, а также нет возможности контролировать эф .ект}}в}}ость механического демпфирования пьезопластинок в искателЬных го †:îâêàõ ультразвуковых дсфектоскопов, толшицом еров, медицинских диагност}}ческ}}х аппаратов и т. д. (коэфф}пц}ентом механического демпфирования К назьпзается отношение волновых акуст}п}еских сопротивлений пьезоматериала Z и gei } ep -.}, т- е. K< = Zо! „).

Цельюпредложенного способа является повышение точности измерения коэффициента меха}шческого демпф}}рования ультразвуковь}х пьезопреобразователей.

Постатзленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу определяют коэффициент передачи преобразователя в режиме приема }}Q антирезонансной частоте при компенсации емкости преобразователя, равной емкости зажатой пьезопластпнки, и без компенсации, а коэф}Е}и7082

3 циент демпфирования определяют из выраж н К Zã

2 П

1 It 1К 2 где К вЂ” коэффициент демпфирования, К вЂ” коэффициент электром еханической связи пьезоматериала, — коэффициент передачи при компенсации, — коэффициент передачи без ком-1о о пенсации, у — волновое сопротивление пьезоматериала, Z — волновое сопротивление среды. 1f

Способ позволяет учитывать влияние механического и электрического контактов демпфера на коэффициент механического демпфирования ультразвукового пьезопре-. образователя, т. е. повысить точность контроля коэффициента механического демпфирования датчиков ультразвуковых контрольноизмерительных приборов, в которых применяются демпфер с порошковым наполнителем (например эпоксидная 2 смола с вольфрамом) или профилированный демпфер.

Пример осуществления способа: из ге;нератора. электрических сигналов ГЗ-41

I подают радиоимпульсы, частота заполне- 30 ния которых равна частоте антирезонанса исследуемого. преобразователя, на широко;полосный пьезоизлучатель (частотный диа1

- назон 0,1-10 МГц). Излучаемые ультра,звуковые сигналы принимаются исследуе- зБ .мым пьезопреобразователем. Коэффициент передачи пьезоприемника без переходного слоя при полной компенсации емкости зажатой пьеэопластинки Сс,, т. е. когда параллельно пьезопластинке и входу инди- 40 катора напряжения подключается индуктивность L, величина которой подби рается исходя из условий О о1. =3 (uu

6 ,П ф где е — пьезоэлектрическая постоянная, 3 - толщина пьезопластинки, Амплиту- о да сигнала И4 на выходе пьеэоприемника регистрируется при помощи индикатора.

При подключении пьезопреобразователя непосредственно к входу индикатора напряжения коэффициент передачи электри-! .чески ненагруженного пьезоприемника выражается:

О М)ОС 2 + 22) 16 где Я - диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрической пластинки при постоянной деформации, Z — волновое акустическое сопротивление рабочей среды.

Сигнал на выходе пьеэоприемника LJz в этом случае соответствует коэффициенту передачи электрически ненагруженного пьезоприемника. Необходимо отметить, что соотношение амплитуд электрических сигналов на выходе пьезоприемника соответствует соотношению коэффициентов передачи исследуемого пьезопреобразователя в режимах приема, т. е.L )Кр=U„(Ug.

Соотношение коэффициентов передачи пьезопреобразователя в первом и во втором случаях выражается:

®(К„ К

"о 4К

2 где — коэффициент электромеханической связи.

Из соотношения амплитудных значений, принятых в первом и во втором случаях сигналов, определяют коэффициент механического демпфирования ультразвуковых пьезопрео бразователей:

Если в качестве рабочей среды применяется вода и измеряется керами-. ческих (ЦТС l9) пьезопреобразователей, (Kq = 0,45), то Кg = 0,05. В этом случае

К =0,31 — -o,o5

Из этого следует, что индикатор, подключенный к выходу измерителя отношений электрических сигналов U l Ug, регистрирует окончательный результат, т. е. коэффициент механического демпфирования пьезопрео бразователя.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрического преобразователя, основанный на определении волнового акустического сопротивления механического демпфера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, определяют коэффициент передачи преобразователя в режиме приема на антирезонанс5 7082 ной частоте при компенсации емкости преобразователя, равной емкости зажатой пьеэопластинки, и без компенсации, а коэффициент демпфирования определяют из выражения: S

4 2К, 7 }(= К

1 В tк Zî, Р где К - коэффкциент демпфирования, К - коэффициент электромеха- О нической связи льеэоматериала, (- коэффициент передачи при компенсации, К - коэффициент передачи без компенсации, 6

Фо - волновое сопротивление пьезоматериала, 7 - волновое сопротивление среды.

Источники иноформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Меркулова В. М. Акустические свойства некоторых твердых гетерогенных сред на ультразвуковых частотах.

Акустический журнал, 1965, № 1. с. 68-73.

2. Домаркас В. И. Кажис P. -И. Ю.

Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователя, Минтас, Внпь1нюс, 1975. с. 202.

Составитель В. Пирогов

Редактор Л. Бибер Техред М. Петко . Корректор О. Ковинская

Заказ 8475/37 Тираж 1019 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филивл ППП "Патент, г. Ужгород, vn. Нэоектная, 4