Устройство для градуировки пьезоприемников сигналов акустической эмиссии

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом акустической эмиссии (АЭ), Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и точности градуировки за счет обеспечения градуировки в широком диапазоне спектральных и временных параметров и снижения влияния сигналов помех вследствие выполнения пластины из пьезоматериала И акустически связанного с ней линдра специальной формы. Устройство содержит эллипсовидную пьезопластину Iсо скошенным краем и с поляризованной центральной частью и акустически связанный с ней цилиндр 3. Коническое углубление 10 и круговые канавки I1рассеивают излучаемые с помощью генератора 2 пластиной 1 ультразвуковые колебания, а слой 5 поглощает их. Контрольный пьезодатчик В и блок 9 обработки сигнала констатируют стабильность работы устройства. Градуируемый пьезоприемник 6 сигналов АЭ устанавливают на акустически связанный с пластиной 1 протектор 7. 1 ил. а S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1) 4 G 01 И 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 нБ рщ: ту

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4039992/25"28 (22) 24 ° 03.86 (46) 15.03.88, Бюл, У 10 (72) Н.В.Бобыпев., Е.Д.Мезинцев, В.И.Панин и А.В.Шулатов (53) 620. 179 ° 16(088,8) (56) Material Evaluation, 39, Ianuary 1981, с.60-68, Авторское свидетельство СССР

У 1027598, кл, С 01 И 29/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ПЬЕЗОПРИЕМНИКОВ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ

ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к области нераэрушающего контроля методом акустической эмиссии (АЭ), Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей и точности градуировки эа счет обеспечения градуи„„SU„„1381385 А 1 ровки в широком диапазоне спектральных и временных параметров и снижения влияния сигналов помех вследствие выполнения пластины из пьеэоматериала и акустически связанного с ней ци линдра специальной формы. Устройство содержит эллипсовидную пьезопластину

1 со скошенным краем и с поляризованной центральной частью и акустически связанный с ней цилиндр 3. Коническое углубление 10 и круговые канавки

11 рассеивают излучаемые с помощью генератора 2 пластиной 1 ультразвуковые колебания, а слой 5 поглощает их, Контрольный пьезодатчик 8 и блок 9 обработки сигнала констатируют стабильность работы устройства. Градуируемый пьезоприемник 6 сигналов АЭ устанавливают на акустически связанный с пластиной 1 протектор 7. 1 ил.

1381385

Изобретение относится к неоазрушающему контролю методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано при градуировке пьезоприемников сигналов АЭ.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и точности градуировки благодаря осу. ществлению градуировки в широком диа- 10 пазоне амплитудных, спектральных и временных параметров калибровочных сигналов и снижению влияния радиальных колебаний и интерференционных эффектов на амплитудно-частотную харак- 15 теристйку (АЧХ) устройства.

На чертеже схематично представлено устройство для градуировки пьезоприемников сигналов АЭ.

Устройство для градуировки пьезо- 20 приемников сигналов АЭ содержит пластину 1 из пьезоматериала, электри, :чески связанный с ней генератор 2, твердотельный цилиндр 3, акустически

; связанный одним из торцов 4 с пласти- 25, нои 1, и нанесенный на боковую поверхность цилиндра 3 слой 5 материала поглощающего акустические колебания. Позицией 6 на чертеже обозначен градуируемый пьезоприемник сигналов 30

АЭ, Устройство также содержит электропроводный протектор 7, акустически.

; связанный со свободной поверхностью пластины 1 и предназначенный для размещения градуируемого пьеэоприемника

6, пьезодатчик 8 с резонансной частотой, равной центральной частоте рабочего диапазона частот, установленный

: на боковой поверхности цилиндра 3, и блок 9 обработки контрольного сигна- 40 ла; электрически связанный с пьезодатчиком 8. Пластина 1 выполнена эллипсовидной со скошенным краем и толщиной, не превьппающей четверти длины акустической волны на "верхней 4 частоте рабочего диапазона частот.

Центральная круговая часть пластины

1 поляризована. Диаметр цилиндра 3 превьппает максимальный размер пластины 1 ° на свободной торцовой поверхности цилиндра 3 выполнено осесимметричное коническое углубление 10, а на противоположной торцовой поверхности 4 цилиндра, ограниченной его на» ружным диаметром и контуром пластины

1, выполнены круговые канавки 11 с,. постепенным нарастанием их глубины в направлении от центра к наружному диаметру. Кроме того, устройство содержит корпус 12, вмещающий цилиндр

3, пластину 1 и пьезодатчик 8, открывающий доступ пьеэоприемнику 6 к рабочей поверхности протектора 7 °

Устройство для градуировки пьеэоприемников сигналов АЭ работает следующим образом, Электрический сигнал с выхода генератора 2, например генератора импульсов Г5-56, поступает на пластину

1 из пьеэоматериала ЦТС-19. Пьезопластина 1 конфигурацией по контуру напоминает овал с максимальным размером

45 мм и минимальным — 30 мм, толщиной 0,4 мм, а диаметр ее пьезоактивной зоны-равен 20 мм. Цилиндр 3 диаметром 75 мм и высотой 110 мм выполнен из свинца. Протектор 7 выполнен иэ латуни толщиной менее 0,2 мм. Соединение пластины 1 с поверхностью 4 цилиндра 3 и протектором 7 осуществляется пайкой сплавом Розе с толщиной скрепляющего слоя примерно

0,02 мм. Материалы пластины 1, цилиндра 3, протектора 7 и скрепляющих их слоев выбраны таким образом, чтобы их удельные акустические сопротивления были близки друг к другу. Пьезодатчик 8 выполнен экранированным из

ЦТС-19 размерами 2х2х2 мм с протектором из пластины иэ ЦТС-19 толщиной

0 15 мм. Пьезопластина 1 преобразует электрический сигнал s акустический.

Акустический сигнал распространяется с одной стороны через поверхность 4 в твердое тело цилиндра 3, рассеиваясь и затухая в нем на углублении 10, канавках 11 и слое 5 и частично попадая на пьезодатчик 8, а с другой— в протектор 7 íà его рабочую поверхность. Пьезодатчик 8 с низкой добротностью, например 2-4, преобразует акустический сигнал в электрический, который поступает в блок 9 обработки сигнала, по выходному сигналу которого судят о стабильности работы устройства. На рабочую поверхность протектора 7 через слой акустической контактной среды устанавливают градуируемый пьезоприемник, который преобразует акустические колебания в электрический сигнал. Измеряя этот сигнал соответствующим блоком (не. показан)., например анализатором спектра или осциллографом, градуируют пьезоприемник 6 по различным частотным, временнным и амплитудным характеристикам. Указанный пример выполнения уст1381385 ройства позволяет получить частотный диапазон от 0,1 до 2,0 мГц при неравномерности не более 3 дБ, амплитудный диапазон (при подключении серийных

- а 5 генераторов) — в пределах от 10 до

-|а

10 м, диапазон длительностей сигналов — в пределах от 0 5 до 5 мкс при частоте следования от долей герца до

100 кГц (задаваемых от серийных гене- 10 раторов) при неравномерности АЧХ не более 1 дБ, 3а счет выполнения пластины толщиной менее четверти длины волны и согласования удельных акустических соп- 5 ротивлений материалов пластины, цилиндра и протектора входное акустическое сопротивление устройства со стороны рабочей площади протектора постоянно в широком диапазоне частот и АЧХ коэффициента электроакустического преобразования пластины по ее толщинным колебаниям равномерна в этом же широком диапазоне частот.

Увеличенная площадь пластины по срав- 25 нению с площадью рабочей площадки позволяет сдвинуть частоты паразитных радиальных колебаний ниже за пределы рабочего диапазона частот и эффективг нее их подавить, так как площадь отвода этих колебаний в тело меры по пути их распространения увеличины (амплитуда радиальных колебаний уменьшается пропорционально радиусу пластины). Уменьшение толщины излучающей пьезопластины на ее краях, например, о скос под углом 40-45, также уменьшает влияние радиальных колебаний на

АЧХ устройства. Выполнение пластины с переменным размером в плоскости

40 устраняет яркую частотную выраженность радиальных колебаний. Поляризация пластины только по центральной ее части, равной рабочей площадке, позволяет уменьшить энергию колеба-.

45 ний, излучаемых в цилиндр, что снижает погрешность, обусловленную интерференционными эффектами» Расположение пьеэоизлучающей пластины в непосредственной близости к рабочей площадке повышает отношение сигнал/шум. 50

Использование контрольного mesoдатчика позволяет вовремя заметить и исключить возможные ошибочные измерения. Коническое углубление, например, глубиной в половину высоты цилиндра, рассеивает УЗ-колебания, вошедшие в цилиндр, в направлении поглощающего слоя. Круговые канавки при минимальной глубине первой канавки, не превышающей половину длины волны верхней части рабочего диапазона, позволяют осуществить диффузное рассеяние поверхностных и подповерхностных колебаний в тело цилиндра.

Формула изобретения

Устройство для градуировки пьезоприемников сигналов акустической эмиссии, содержащее пластину из пьезоматериала, электрически связанный с ней генератор, твердотельный цилиндр, акустически связанный одним из торцов с пластиной, и нанесенный на боковую поверхность цилиндра слой материала, поглощающего акустические колебания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и точности градуировки, оно снабжено электропроводным протектором, акустически связанным со свободной поверхностью пластины и предназначенным для размещения градуируемого пьезоприемника, пьезодатчиком с резонансной частотой, равной центральной частоте рабочего диапазона частот, установленным на боковой поверхности цилиндра, блоком обработки контрольного сигнала, электрически связанным с пьезодатчиком, пластина выполнена эллипсовидной со скошенным краем и толщиной, не превышающей четверти длины акустической волны на верхней частоте рабочего диапазона частот, центральная круговая часть пластины поляризована, диаметр цилиндра превышает мак" .симальный размер пластины, на свободной торцовой поверхности цилиндра выполнено осесимметричное коническое углубление, а на противоположной торцовой поверхности цилиндра, ограниченной его наружным диаметром и контуром пластины, выполнены круговые канавки с постепенным нарастанием их глубины в направлении от центра к наружному диаметру.

ВНИИПИ Заказ 1180/39

Произв.-полигр. пр-тие, г.

ТиРаж 847 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4