Ультразвуковой преобразователь

 

Изобретение относится к средствам неразрзтиающего контроля изделий , Целью изобретения является повьшение чувствительности за счет увеличения концентрации энергии принимаемых колебаний. Выполнение ультразвукового преобразователя в виде соосно и контактно установленных пьезоэлемента 1 в виде диска, стальной пластины 4 и пьезоэлемента 2 в виде короткого стержня, диаметр которого меньте диаметра пьезоэлемента 1, обеспечивает трансформацию принимаемых ультразвуковых колебаний при распространении их из пьезоэлемента 1 в пьезоэлемент 2. Вследствие этого амплитуда снятых с поверхности пьезоэлемента 2 электрических сигналов возрастает. 1 ил, J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Н) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3941914/25-28 (22) 29.04.85 (46) 07,03,87. Бюл. У 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.Н.Соседов и B.Н.Колмогоров (53) 620.179,16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 459264, кл, В 06 В 1/06, 1972, (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля изделий. Целью изобретения является (5)) 4 G "1 N 29/04 В 06 В 1/06 повышение чувствительности за счет увеличения концентрации энергии принимаемых колебаний, Выполнение ультразвукового преобразователя в виде соосно и контактно установленных пьезоэлемента 1 в виде диска, стальной пластины 4 и пьезоэлемента 2 в виде короткого стержня, диаметр которого меньше диаметра пьезоэлемента 1, обеспечивает трансформацию принимаемых ультразвуковых колебаний при распространении их иэ пьезоэлемента в пьезоэлемент 2. Вследствие этого амплитуда снятых с поверхности пьезоэлемента 2 электрических сигналов возрастает. 1 ил, 95325 2 по сравнению с площадью ос нования пьезоэлемента l.

При работе в активном варианте контроля возбуждающее электрическое напряжение подается на электроды пьезоэлемента l а прием упругих колебаний производится аналогично приему сигналов акустической эмиссии.

Максимальный коэффициент К уси3

fG ления принимаемых сигналов для данного ультразвукового преобразователя может быть определен исходя из теории ступенчатьгл магнитострикционных концентраторов ультразвука

К =( 1г

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь устанавливают большим основанием на поверхность контролируемого изделия 5 и принимают сигналы акустической эмиссии.

Упругие колебания при этом воспринимаются пьезоэлементом 1 в виде диска, который совершает преимущественно радиальные колебания, и после прохождения через пластину 4 трансформируются в колебания сложного вида пьезоэлемента 2 в виде короткого стержня. Электрический сигнал может быть снят как с поверхности пьезоэлемента 1, так и с поверхности пьезоэлемента 2. Однако амплитуда последнего вследствие трансформации колебаний и концентрации энергии, обусловленной уменьшением диаметра m езоэлемента, тем больше, чем меньше площадь основания пьезоэлемента 2

1 12

Изобретение относится к неразру" шающему контролю и может быть использовано для ультразвукового контроля изделий преимущественно методом акустической эмиссии. .Цель изобретения — повышение чувствительности за счет увеличения концентрации энергии принимаемых колебаний, На чертеже изображен ультразвуковой греобразователь, Преобразователь содержит соосные пьезоэлементы 1 и 2 с нанесенными на их торцевые поверхности электродами 3 и пластину 4, размещенную между пьезоэлементами соосно и кон-тактно к ним, Причем диаметры d< и

d. и толщины и и 1 пьезоэлементов l и 2 выбраны иэ соотношений

1,=(З-1О),; d,=(1-2),; (,)

d ь (1,5-2)dä, а пластина 4 выполнена иэ токопроводящего материала с волновым сопротивлением в 1,S-2,0 раза большим волнового сопротивления материала пьезоэлементов.

Позицией 5 на чертеже обозначено контролируемое изделие, Выбор диаметров d и д и толщин

t, и t<, пьезоэлементов 1 и 2 из соотноиений (1), полученных экспериментальным путем„ обеспечивает выполнение пьезоэлемента l в виде диска, а пьезоэлемента 2 — в виде короткого стержня.

Пластина 4 является для обоих пьезоэлементов.1 и 2 присоединенной массой и рассогласовывает их резонансные свойства, что приводит к расширению амплитудно-частотной характеристики преобразователя.

Выполнение же пластины из мате25 риала с волновым сопротивлением, в

1,S-2,0 раза большим волнового сопротивления материала пьезоэлемента 2 в виде стержня, обеспечивает наилучшие характеристики последнего, 3g а также стабильность амплитудно-частотной характеристики ультразвукового преобразователя при контроле материалов с широким диапазоном изменения волновых сопротивлений, Выбор для изготовления пластины токопроводящего материала позволяет исключить наличие дополнительных выводов с пьезоэлементов 1 или 2 °

Установлено, что оптимальная толщина пластины 4 должна быть выбрана соизмеримой толщине пьезоэлемента 1 и не менее 20Х его толщины. Выбор же диаметра d> пластины из условия

Й ««d„«d позволяет осуществлять кор45 ректировку амплитудно-частотной характеристики преобразователя, Выбор толщин йf, t пьезоэлементов 1 и 2 преобразователя осуществляют исходя иэ требуемого частотного диапазона, а остальные размеры элементов преобразователя выбирают из указанных условий, Таким образом, предлагаемый ультразвуковой преобразователь обладает более высокой чувствительностью, 55

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь, содержащий два пьезоэлемента с элекд< =(3-10) е,; dg=(I 2) t

d (1,5-2)d

С ос тавитель М. Андр е ев а

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор С.Иекмар

Редактор О,Бугир Заказ 613/52 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

3 129

В тродами, установленные соосно, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет увеличения концентрации энергии принимаемых колебаний, он снабжен пластиной, размещенной между пьезоэлементами соосно и контактно к ним и выполненной из материала с

5325 4 волновым сопротивлением, в !,5-2,0 раза большим волнового сопротивления материала пьезоэлементов, а диаметры d,, d< и толщины t,, t пьезоэлементов выбраны из соотношений