Ультразвуковой преобразователь сигналов акустической эмиссии

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является повьшение достоверности контроля за счет расширения диаграммы направленности приема сдвиговых волн горизонтальной поляризации от источников акустической эмиссии. Ультразвуковой преобразователь содержит волновод 1 в виде сплошного конуса и размещенный на его большей сферической поверхности пьезоэлемент 2 с электродами 3. Благодаря поляризации пьезоэлемента 2 по окружности и деления его на равные не менее четырех части радиально направленными прорезями обеспечивается селективный прием волн грризонтальной в поляризации в широком диапазоне контролируемой зоны. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI (21) 4147101/25-28 (22) 30.07.86 (46) 07.03.88. Бюп. N- 9 (7 1) Ростовский государственный университет им. И.А. Суслова (72) Г.А. Кузьмин и А.С. Трипалин (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1260849, кл. С 01 N 29/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

В 1201752, кл. G 01 N 29/04, 1985. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет расширения диаграммы направленности приема сдвиговых волн горизонтальной поляризации от источников акустической эмиссии.

Ультразвуковой преобразователь содержит волновод 1 в виде сплошного конуса и размещенный на его большей сферической поверхности пьезоэлемент 2 с электродами 3. Благодаря поляризации пьезоэлемента 2 по окружности и деления его на равные не менее четырех части радиально направленными прорезями обеспечивается селективный прием волн гОризонтальной в поляризации в широком диапазоне конгролируемой зоны. 3 ил.

1379725

C c.r. к

sin< =

C c,t. u

10 СС.

2 н

Н = 0 02 R»

Ь„с 0,95 R„, 2йн

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для определения координат источников сигналов акустической эмиссии в толстостенных сосудах.

Целью изобретения является повышение достоверности при контроле качества полых изделий с криволинейной 10 поверхностью за счет расширения диаграммы направленности приема сдвиговых волн горизонтальной поляризации от источников акустической эмиссии.

На фиг. иэобржкен ультразвуковой преобразователь сигналов акустической эмиссии; на фиг. 2 - пьезоэлемент преобразователя, на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2.

Ультразвуковой преобразователь содержит волновод 1 в виде сплошного усеченного конуса с малым плоским рабочим основанием круглого сечения, расположенным нормально оси пьезопреобраэователя, и большим основанием, ограниченным сферической поверхностью, центр которой совмещен с центром малого основания, и пьезоэлемент 2 в виде сферического слоя, размещенный на большем основании волновода 1. При 30 этом сферическая поверхность меньшего радиуса пьезоэлемента 2 совпадает по форме со сферической поверхностью волновода 1. На сферических поверхностях пьезоэлемента нанесены электроды 3, ограниченные продолкением поверхности волновода 1. Кроме того, пьезоэлемент 3 поляризован по окрушности и разделен радиально направленными к центру прорезями 4 на равные 4О не менее четырех части.

Иатериал волновода 1 (например, латунь) выбирается так, что скорость распространения в нем сдвиговых волн меньше, чем в материале контролируе- 45 мого иэделия 5 (например, нершавеющая сталь) С, с С „„, а угол между осью волновода 1 и его образующей, радиус К, сферической поверхности волновода, радиус Г его малого основания, длина L и ширина Н< прорезей 4 выбирают иэ соотношений где С, и С,„ — скорости сдвиговых волн горизонтальной поляризации в материалах волновода и контролируемого иэделия соответственно, С „„-. скорость поверхностных волн в материале изделия (контролируемого сосуда);

R — радиус нару кной стенки контролируемого иэделия; — низшая частота ими пульса преобразователя, R„ — радиус горизонтальной проекции пьезоэлемента.

Угол ot. между образующей конусообразного волновода и его продольной осью следует иэ закона Снеллиуса с учетом условия отсутствия приема поверхностной волны из слоя стенки иэделия, ограниченного углом 2/3, который определяют из соотношения

Радиус R сферической поверхности волновода выбирают из условия формирования поля в дальней зоне волновода. Радиус R, малого основания волновода следует из условия неискаженной передачи нюкней частоты спектра преобразованного импульса.

Длину Ь„ и ширину Н„ прорезей пьезоэлемента выбирают йсходя иэ условия его механической прочности.

При этом прорези выходят на поверхность пьезоэлемента, ограниченную образующей конуса волновода.

Ультразвуковой преобразователь сигналов акустической эмиссии работает следующим образом.

Сигналы сдвиговой волны, распространяющийся в контролируемой зоне, ограниченной углом 2Р, от источника акустической эмиссии попадают на поверхность малого основания волновода

1. После преломления сдвиговой волны на границе изделие — волновод она распространяется по волноводу 1. Вы-, полнение последнего в виде сплошного усеченного конуса позволяет получить!

379725 диаграмму направленности преобразователя, круговую в плане и близкую к полукругу в разрезе, что обеспечивает контроль достаточно широкой обла5 сти стенки изделия °

Вследствие выбора угла eL между осью волновода 1 и его образующей пьезоэлемент 2 принимают только сдвиговые волны горизонтальной поляризации. Эти волны эффективно возбуждают пьезоэлемент 2 в направлении их поляризации благодаря тому, что он поляризован по окружности и выполнен со сферической поверхностью, сопряженной с поверхностью волновода !. Причем для выполнения круговой поляризации пьезоэлемент 2 разделен радиально направленными прорезями 4.

Преобразованный пьезоэлементом 2 2р электрический сигнал снимается с элек, тродов 3 для определения координат источника сигналов акустической эмиссии.

Таким образом, ультразвуковой нре- 25 образователь сигналов акустической эмиссии повышает достоверность контроля, так как осуществляет селективный прием сигналов акустической эмиссии в широком диапазоне контролиру- 30 емой зоны. формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь си 3 налов акустической эмиссии, содержащий волновод в .виде усеченного конуса с плоским малым основанием круглого сечения и большим основанием, ограниченным сферической поверхностью,40 центр которой совмещен с центром малого основания, и пьезоэлемент с элекСс,r,s

81ПОС

Cc,ã.í

R tO — - - R — — - С сС

Сс,г.s, Ссг. 5

I l 2f c.г.ь с.г.и н и

Ь„ а 0,95R„l H„=O 22 R„ д С С скорости сдвиговых волн горизонтальной поляризации в материалах волновода и изделия соответственно, скорость поверхностных волн в материале иэделия; радиус нару кной стенки контролируемого изделия, низшая частота импульса преобразователя; радиус горизонтальной проекции пьезоэлемента, R

R я тродами, размещенный на большем основании волновода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности при контроле качества полых изделий с криволинейной поверхностью, волновод выполнен сплошным, пьезоэлемент поляриэован по окружности и разделен радиально направленными прорезями на равные не менее четырех частей, а угол ес между осью волновода и его образующей, радиус

R сферической поверхности волновода, радиус К его малого основания, длину L"P и ширину Н„ прорезей выбирают иэ соотношений

1379725

Фиг. 3 иг. 2

Составитель В. Бабина

Техред М.Дидык

Корректор М, Поко

Редактор И. Шулла

Подписное

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

HanpaEnewe оляразаццц

Заказ 976/47 Тирах 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

А-A