Ультразвуковой пьезопреобразователь

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой толщинометрии. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля и уменьшение мертвой зоны за счет ослабления паразитных радиальных колебаний пьезоэлемента. В результате выбора геометрических параметров пьезоэлемента обеспечивается смещение частот радиальных колебаний в область более высоких частот. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5 Г з»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 4068027/25-28 (22) 18.04.86 (46) )5.04.88. Бюл. ¹- !4 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В.Н.Козлов, B.Ã.Øåâàëäûêèí и Н.Н.Яковлев (53) 620.179.)6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 459264, кл. G 01 N 29/04, 1975. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ÄÄSUÄÄ 1388785 А 1 (51)4 С 01 N 29/04 (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой толщинометрии. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля и уменьшение мертвой зоны за счет ослабления паразитных радиальных колебаний пьезоэлемента. В результате выбора геометрических параметров пьезоэлемента обеспечивается смещение частот радиальных колебаний в область более высоких частот. 1 ил.

1388785

Н

D CD (—-1,3

Н

О

1,3

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой толщинометрии и дефектоскопии изделий из раз5 личных материалов, преимущественно строительных, таких как бетон, железобетон, кирпич.

Целью изобретения является повышение чувствительности контроля и умень-10 шение мертвой зоны устройства за счет ослабления паразитных радиальных колебаний пьезоэлемента.

На чертеже изображен ультразвуковой пьезопреобразователь. 15

Преобразователь содержит корпус

1, размещенные в нем протектор 2, демпфер 3 и пьезоэлемент 4, выполнен. ный из и акустически соединенных плоских пьезопластин. При этом попе- 20 речный размер 0 пьезоэлемента 4 выбирают из соотношения

I где Н вЂ” толщина пьезоэлемента.

Приведенная математическая зависимость основных геометрических размеров пьезоэлементов, разрешенная относительно частот, эквивалентна выраже- ЗО нию

1 3f = f + - — -- cf <

af i о о 2 где 8 f с — максимальное значение поло- 35 сы частот ультразвукового сигнала;

f — частота радиальных колебаний.

Преобразователь устанавливают на контролируемый объект 5.

Ультразвуковой пьезопреобразователь работает следующим образом.

Под воздействием электрического импульса в пьезоэлементе 1, состоя45 щем из набора одинаковых по габаритам пьезопластин, возникают как основные рабочие колебания пьезоэлемента с частотой fо, определяемой его высотой Н, так и паразитные радиальные колебания с частотой f g, определяемой поперечным размером D пьезоэлемента. Рабочие колебания пьезоэлемента 1 через протектор 2 излучаются в исследуемый объект. Импульсы, отраженные от неоднородностей исследуемо-55

ro объекта 5, возвращаются на преобВНИИПИ Заказ 1575/4б разователь, где преобразуются в электрические сигналы. Продольные колебания, возбуждаемые нерабочей поверхностью пьезоэлемента, поглощаются материалом демпфера 3.

В результате выбора поперечного размера D пьезоэлемента 4 согласно соотношения ()) обеспечивается смещение частот f паразитных радиальных колебаний за верхнюю границу рабочих

4fc частот f = f + ---- — = 1 3 f .

0 2 0

По мере уменьшения поперечного размера Р в области Н/Р = 1,3 наблюдается резкое уменьшение уровня помех в связи с вынесением частот радиальных колебаний в область более высоких частот, что ведет к лучшему их демпфированию и тем самым к увеличению чувствительности контроля и уменьшению мертвой зоны. Кроме того, смещение частот радиальных колебаний за пределы полосы частот полезного сигнала позволяет, не искажая полезного сигнала, дополнительно ослабить паразитные колебания, например, фильтром нижних частот с частотой среза f ñ

f о + что приводит к дополнительному росту чувствительности контроля.

Таким образом, предлагаемый ультразвуковой пьезопреобразователь обеспечивает уменьшение уровня паразитных радиальных колебаний пьезоэлемента, особенно при работе на низких частотах.

Формула изобретения

Ультразвуковой пьезопреобразователь, содержащий корпус и размещенные,в нем протектор, демпфер и пьезоэлемент, выполненный из акустически соединенных плоских пьезопластин, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля и уменьшения мертвой зоны, поперечный размер D пьезоэлемента выбирают из соотношения где Н вЂ” высота пьезоэлемента.

Тираж 847 Подписное