Ультразвуковой диэлектрический преобразователь

 

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий электрод-звукопровод, измерительный электрод, размещенный между ними диэлектрический элемент, резистор и разделительный конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , он снабжен стаканом с отверстием в центре дна, внешняя поверхность дна выполнена по крайней мере с тремя равно удаленными один от другого по периметру дна и радиально расположенными парами / rh выступающих упоров, на которых расположен электрод-звукопровод, стягивающими шпильками, размещенными в центрах упоров и соединяющими электрод-звукопровод с дном стакана, расположенной соосно в отверстии дна стакана диэлектрической втулкой, прижимной гайкой, установленной в диэлектрической втулке с возможностью перемещения относительно последней, цилиндрической пружиной, размещенной между прижимной гайкой и измерительным электродом , размещенным внутри цилиндрической пружины токопроводящим винтом, один конец которого электрически соединен с резистором и разделительным конденсатором , а другой - с измерительным элект родом, герметизирующей прокладкой, размещенной между измерительным электродом и электродом-звукопроводом, а диэлектрический элемент вьтолнен в виде диэлектрической пленки и слоя неэлектропроводной жидкости, который расположен на поверхности измерительного электрода. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, форма поверхности измерительного электрода, соприкасающейся с диэлектрическим элементом, выполнена в виде выступа с закругленными краями. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

s(So G 01 N 2904

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (70

11

15 а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3364691/25-28 (22) 1.12.81 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) Г. В. Пябус, А. Ф. Мельканович и А. Ф. Кудрявцев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (53) 620.179. 16 (088.8) (56) 1. «Приборы для научных исследований», 1972, № 10, с. 42.

2. Легро Д. и др. Генерирование ультразвука диэлектрическим датчиком. — 7.А.S.À.

1972, т. 52, № 1 (4.2), с. 196 — 198 (прототип) . (54) (57) 1. УЛЬТРАЗВУКОВОЛ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий электрод-звукопровод, измерительный электрод, размещенный между ними диэлектрический элемент, резистор и разделительный конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен стаканом с отверстием в центре дна, внешняя поверхность дна выполнена по крайней мере с тремя равно удаленными один от другого по периметру дна и радиально расположенными парами

„„SU„„1019317 А выступающих упоров, на которых расположен электрод-звукопровод, стягивающими шпильками, размещенными в центрах упоров и соединяющими электрод-звукопровод с дном стакана, расположенной соосно в отверстии дна стакана диэлектрической втулкой, прижимной гайкой, установленной в диэлектрической втулке с возможностью перемещения относительно последней, цилиндрической пружиной, размещенной между прижимной гайкой и измерительным электродом, размещенным внутри цилиндрической пружины токопроводящим винтом, один конец которого электрически соединен с резистором и разделительным конденсатором, а другой — с измерительным элект. родом, герметизирующей прокладкой, размещенной между измерительным электродом и электродом-звукопроводом, а диэлектрический элемент выполнен в виде диэлектрической пленки и слоя неэлектропроводной жидкости, который расположен на поверхности измерительного электрода.

2. Преобразователь по п. l, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, форма поверхности измерительного электрода, соприкасающейся с диэлектрическим элементом, выполнена в виде выступа с закругленными краями.

1019317

Изобретение относится к ультразвуковвой технике и может быть использовано для измерения параметров спектра или формы акустических импульсов в твердых телах, а также акустических характеристик твердых тел.

Известен ультразвуковой измерительный диэлектрический преобразователь, содержащий электрод-звукопровод, измерительный электрод, отжатый пружиной от электродазвукопровода, и винты крепления (1).

10

Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение области применения, Эта цель достигается тем, что ультразвуковой диэлектрический преобразователь, содержащий электрод-звукопровод, измерительный электрод, размещенный между ними диэлектрический элемент, резистор и разделительный конденсатор, снабжен стаканом с отверстием в центре дна, внешняя поверхность дна выполнена по крайней мере с тремя равноудаленными один от другого по периметру дна и радиально расположенными парами выступающих упоров, на которых расположен электрод-звукопровод, стягивающими шпильками, размещенными в центрах упоров и соединяющими электродзвукопровод с дном стакана, расположенной соосно в отверстии дна стакана диэлектрической втулкой, прижимной гайкой, установленной в диэлектрической втулке с возможностью перемещения относительно последней, цилиндрической пружиной, размещенной между прижимной гайкой и измерительным электродом, размещенным внутри цилиндрической пружины токопроводящим винтом, один конец которого электрически соединен с резистором и разделительным конденсатором, а другой с измерительным электродом, герметизирующей прокладкой, размещенной между измерител ь н ы м электродом и электродом-з вукопроводом, а диэлектрический элемент выполнен в виде диэлектрической пленки и слоя неэлектропроводной жидкости, который расположен на поверхности измерительного электрода.

Недостатком этого преобразователя является низкая чувствительность, обусловленная ограничением напряжения из-за воздушного зазора между электродами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой диэлектрический преобразователь, содержащий электрод-звукопровод, измерительный электрод, размещенный между ними диэлектрический элемент, резистор и разделительный конденсатор (2) .

Недостатками известного преобразователя являются низкая чувствительность и ограниченная область применения, обусловленная воздушным зазором между диэлектрическим элементом и электродами.

Кроме того, с целью расширения области применения, форма поверхности измерительного электрода, соприкасающейся с диэлектрическим элементом, выполнена в виде выступа с закругленными краями.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема ультразвукового диэлектрического преобразовате. я; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — диэлектрический элемент, разрез.

Ультразвуковой диэлектрический преобразователь содержит электрод-звукопровод

1, измерительный электрод 2, размещенный между ними диэлектрический элемент 3, состоящий из диэлектрической пленки 4 и слоя 5 неэлектропроводной жидкости, резистор 6, разделительный конденсатор 7, стакан 8, выступающие на внешней поверхности его дна упоры 9, стягивающие шпильки 10, размещенные в центрах упоров 9, расположенную в отверстии дна стакана 8 диэлектрическую втулку 11, прижимную гайку 12, установленную в диэлектрической втулке 11, цилиндрическую пружину 13, размещенную между прижимной гайкой 12 и измерительным электродом 2, токопроводящий винт 14, один конец которого соединен: с резистором 6 и разделительным конденсатором 7, а другой — с измерительным электродом 2, герметизирующую прокладку 15, размещенную между измерительным электродом 2 и электродом-звукопроводом 1.

Кроме того, ультразвуковой диэлектрический преобразователь содержит крышку 16 и разъемы 17 и 18, размещенные на стакане 8.

Устройство работает следующим образом.

В режиме приема акустический сигнал, прошедший через электрод-звукопровод 1, заставляет колебаться внутреннюю поверхность последнего и, тем самым, менять расстояние между ним и измерительным электродом 2 (сжимая и разжимая диэлектрический элемент 3 пропорционально изменениям акустического сигнала при условии подачи на измерительный электрод 2 через токопроводящий винт 14, разделительный конденсатор 7 и разъем 17 напряжения поляризации) .

Вследствие изменения емкости преобразователя на электроде-звукопроводе 1 и измерительном электроде 2 появляется электрический сигнал той же формы и длительности, что и ультразвуковой. Этот сиг нал с измерительного электрода 2 через токопроводящий винт 14 и разделительный конденсатор 7 подается на разъем 18 и может быть в дальнейшем усилен и измерен с помощью осциллографа (не показан) .

В режиме излучения на измерительный электрод 2 подается электрический сигнал от источника сигналов (не показан) через разъем 18, разделительный конденсатор 7

1019317

Составитель P. Восканян

Редактор И. Николайчук . Техред И. Верес Корректор А. Повх

3aкаа 3692 37 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и токопроводящий винт 14. Одновременно на измерительный электрод 2 подается поляризующее напряжение через разъем 17, резистор 6 и токопроводящий винт 14 для линейного преобразования электрического сигнала в акустический системой электрод-звукопровод 1 — диэлектрический элемент 3 — измерительный электрод 2 и излучения акустического сигнала в электродзвукопровод 1, на поверхности которого он принимается испытуемым преобразова- 1О телем (не показан) и далее может быть усилен и измерен с помощью осциллографа (не показан) .

Увеличение чувствительности достигается тем, что между диэлектрической пленкой 15

4 и измерительным электродом 2 имеется слой 5 неэлектропроводной жидкости. Это обеспечивает увеличение напряжения пробоя и улучшает акустическое согласование преобразователя. Оба фактора направлены

20 на увеличение чувствительности и, как показывают экспериментальные исследования, например, с применением фторолоновой пленки толщиной 12 мкм и в качестве слоя 5 неэлектропроводной жидкости— трансформаторного масла, Выигрыш в чув- 25 ствительности составляет 15 — 20 дБ.

Герметизирующая прокладка 15 исключает попадание пыли в зазор между электродом-звукопроводом 1 и диэлектрической пленкой 4, что увеличивает напряжение пробоя, а следовательно, и предельную чув- 30 ствительность преобразователя.

Стягивающие шпильки 10 крепления электрода-звукопровода 1 к стакану 8 и упоры 9 последнего, равноудаленные один от другого, исключают . деформацию стакана 8 и электрода-зв> копровода 1 при их взаимном креплении, что в свою очередь исключает неучтенные погрешности установки плоскопараллельности, которые практически невозможно контролировать в сборе.

Отношение диаметра измерительного электрода 2 к его толщине, измеренной между участками, имеющими наибольший диаметр не более 1,5 мм, позволяет исключить перекос измерительного электрода 2 и плавно прижать его, получить равномерный зазор независимо от разнотолщинности диэлектрической пленки 4, что тоже повышает чувствительность преобразователя.

Увеличение чувствительности также достигается равномерно распределенной напряженностью электрического поля, обусловленной строгой плоскопараллельностью электрода-звукопровода 1 и измерительного электрода 2 и сферической формой краев измерительного электрода 2 в виде выступа с закругленными краями, например, сферической формы.

Создание в центральной части измерительного электрода 2 упоров различных диаметров позволяет менять радиус рабочей поверхности измерительного электрода 2, тем самым расширяется область применения преобразователя.

Таким образом, благодаря наличию стакана с отверстием в центре дна с упорами и выполнению диэлектрического элемента в виде диэлектрической пленки и слоя неэлектропроводной жидкости повышается чувствительность.