Фокусирующий широкополосный пьезопреобразователь

 

Изобретение относится к неразрутающему контролю и позволяет увеличить разрегаающую способность устройства , На сферически вогнутой по верхности пьезоэлемента выполнены взаимно перпендикулярные канавки в форме равнобедренного треугольника, ось симметрии которого является продолжением радиуса этой поверхности. На ковых поверхностях канавок нанесен общий электрод 5. Заполнение полости качавок демпфирующим материалом 4 с диэлектрической проницаемостью, меньшей проницаемости пьезоэлемента, обеспечивает исключение паразитной емкости между электродами 5,6. Приведено соотношение, из которого выбирается расстояние между канавками. 3 ил, i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2 А1 ияЯ )<в 41

t5D4 Н 04 К !7/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4061607/24-1 0 (22) 29.04.86 (46) 23.08.88. Бюл.9 31 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) А.А.Владишаускас и В.Г.Данилов (53) 534.232(088.8) (56) Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. M.:

Наука, 1977.

Дефектоскопия, 1977, М 3, с.34-42 ° (54) ФОКУСИРУЮШИИ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ

ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к неразрушающему KoHTpoJIlo и позволяет увеличить разрешающую способность устройства, На сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента выполнены взаимно перпендикулярные канавки в форме равнобедренного треугольника, ось симметрии которого является продолжением радиуса этой поверхности. На бо ковых поверхностях канавок нанесен общий электрод 5. Заполнение полости качавок демпфирующим материалом 4 с диэлектрической проницаемостью, меньшей проницаемости пьезоэлемента, обеспечивает исключение паразитной емкости между электродами 5,6. Приведено соотношение, из которого выбирается расстояние между канавками. 3 ил.

141893?

Изобретение относится к неразрушаю щим средствам и методам контроля и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний, а также при ультразвуковой диагностике.

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности ультразвукового контроля и диагностики.

На фиг.! -изображен сферический вогнутый пьезоэлемент, продольный разрез; на фиг.2 - сферическая вогнутая поверхность, вид сбоку; на фиг.3 схема, поясняющая принцип работы фокусирующего широкополосного пьезопреобразователя.

Фокус ирующий широк ополосный пье зопреобразователь содержит пьезоэлемент

1 переменной толщины, треугольные 2О канавки 2, расположенные на сфеоически вогнутой поверхности пьезоэлемента

1, активные части 3 -на сферически вогнутой поверхности между канавками 2, демпфирующий материал 4, заполняющий полости канавок 2, общий электрод 5 на боковых поверхностях канавок 2, электрод 6 на сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента 1. Стрелками показаны направление и структура электрического поля Е между электрода ми5и6. . Фокусирующий широкополосный пьезо преобразователь работает следующим образом.

Пьезоэлемент l излучающий только одной сферически вогнутой поверхнос- тью,устроен следующим образом.На сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента 1 переменной толщины выполнены взаимно перпендикулярные канавки треугольной формы (фиг.1 и 2) . Ось симметрии канавок 2 является продолжением радиуса кривизны сферически вогнутой поверхности. На боковые поверхности канавок 2 нанесен общий электрод 5.

Расстояние между соседними канавками

2 выбрано из соотношения 1=t/sin e /2, где t — ширина канавки 2; 1 ширина активной части 3 поверхности пьезоэлемента между соседними канавками 2; Ы - угол при вершине треугольника. Полости канавок заполнены демпфирующим материалом 4, диэлектрическая проницаемость которого г много меньше диэлектрической проницае- мости материала пьезоэлемента 1.На всей сферически вогнутой поверхности нанесен электрод 6.

Активная часть 3 н центре сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента обеспечивает излучение и прием ультразвуковой волны на акустической оси. Применение демпфиру щего материала в полости канавок 2 с диэлектрической проницаемостью, меньшей диэлектрической проницаемости материала пьезоэлемента 1, позволяет исклю чить паразитную eMxncòü между элект родами 5 и 6. Кроме того, заполнение полости канавок 2 демпфирующим материалом позволяет изготавливать сферически вогнутую поверхность требуемого класса чистоты.

Подключение генератора (не показано) к электродам 5 и 6 .создает в активных частях 3 электрическое поле

Е (фиг.3). Это приводит к тому, что ультразвуковые волны излучают только области активной части 3, прилегающей к электроду 6. Излучение боковыми поверхностями во внутрь канавок 2 уменьшается их демпфированием. В случае необходимости для исключения реверберационных колебаний внутри пьезоэлемента может применяться демпфер на тыльной его поверхности (не показано).

Выбор ширины канавки, угла раскры» тия канавки, расстояния между ними определяется необходимостью создания равномерного по сферической поверхности электрического поля и изменением длительности импульса за счет меньшей, чем в известном устройстве толщины слоя, в котором происходит электроакустическое преобразование, т т.е. слоя, в котором сосредоточено электрическое поле.

Силовые линии электрического поля (фиг.3) представляют собой окружности с центром в основании равнобедренного треугольника BAD. Равномерность выполняется при условии, когда окружность с центром в точке 3 одного треугольника и радиусом DB проходит через ту же точку на сферической поверхности, что и окружность с центром в точке А и радиусом АВ соседнего треугольника. Из треугольника AED получаем AB = t/2 sin o(/2 и расстояние между канавками 1 = t/

/sin о(/2.

Для того, чтобы обеспечить меньшую, чем в известном устройстве, длительность импульса, неббходимо локализовать электрическое поле в слое, l4l

Формула изобретения

Составитель Л.Гратилло

Редактор N.Àëåøèí Texpen, M. Ходанич Корректор Н.Король

Заказ 4) 68/57 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. ПроекТная, 4 меньшем наименьшей толщинь; и вестнс гo преобразователя (толщина в центре фе рической поверхности). Толщина лок,— лиэапии электрическогп поля определяется размером АВ:ВП (фиг.3) и составляет t/7. sin о(/2, угловые увеличения разрешающей способности приобретают вид t 7. 1. sin o(/2.

Следовательно, в предложенном пьезопреобразователе обеспечивается излу чение только однг и сферлчески вогнутой поверхностью и равномерное распре деление на ней амплитуды смещения, Этим обеспечивается увеличение радиальной и аксиальной разрешающей способности контроля и диагностики.

Фокусирующий я;ирокополосный преобразователь переменной толщины, одна из торцовых поверхностей которого выполнена плоской, а другая — сферически вогнутой с нанесенным на нее электродом, отличающийся тем, что, с целью увеличения разреша8932 4 юшей способности, по всей сферически вогнутой поверхности выполнены взаимно перпендикулярные канавки в форме равнобедренного треугольника, ось

5 симметрии которого является продолжением радиуса сферической вогнутой поверхности, на боковые поверхности канавок нанесен общий электрод, полости канавок заполнены демпфирующим материалом, расстояние 1 между канавками и от центра сферической поверхности до ближайшей канавки отвечают условию

t5 t

1-

sin o(/2 где t — ширина канавки; о(— угол раскрытия канавки при вершине равнобедренного тре20 угольника,, I а угол о(и ширина канавки выбраны нз условия

2 L san о(/?

25 где L — наименьшая толщина преобразователя в его середине.