Преобразователь ультразвуковых колебаний

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возбуждения или приема одновременно с изгибными и/или крутильными колебаниями продольных колебаний. Для возбуждения продольных колебаний в изделии 11, зажатом между дополнительными пьезоэлементами 7 и 8 с параллельными акустическими осями с помощью упругого элемента 6, на пьезоэлементы 7 и 8 подают переменные электрические синфазные напряжения одинаковой амплитуды, а для возбуждения крутильных и изгибных колебаний в изделии 11 суперпозицию переменных электрических противофазных и синфазных напряжений подают на основные пьезоэлементы 2 и 3, жестко связанные рабочими поверхностями с боковыми поверхностями пьезоэлементов 7 и 8 соответственно. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

»SU» 516950 (51)4 G Ol N 29/00 В 06 В l/ОЬ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4255088/25-28 (22) 10.04.87 (46) 23 .10 .89 . Бюл . У 39 (71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством

Отдела теплофизики AH УэССР (72) Ш.З.Сабитов, А.Л.Бурнаев и О.Ш.Хакимов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 474730, кл. G 01 N 29/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Р 1310713, кл. G 01 N 29/00, 1985. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к нераэрушакщему контролю. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возбуждения или приема одновременно с изгибными и/или крутильными колебаниями продольных колебаний Для возбуждения продольных колебаний в изделии 1 1, зажатом между дополнительными пьезоэлементами 7 и 8 с параллельными акустическими осями с помошью упругого элемента 6, на пьезоэлементы 7 и 8 подают переменные электрические синфазные напряжения одинаковой амплитуды, а для возбуждения крутильных и изгибных колебаний в изделии 11 суперпозицию переменных электрических противофазных и синфазных напряжений подают на основные пьезоэлементы 2 и 3, жестко связанные рабочими поверхностями с боковыми поверхностями пьезоэлементов 7 и 8 соответственно. 1 ил.

1516950

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при контроле физико-механических свойств протяженных объектов

У 5 таких, например, как стержни, тросы, полимерные волокна и нити и т.п.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возбуждения или при- 10 ема одновременно с изгибными и/или крутильнь|ми колебаниями продольных колебаний.

На чертеже изображен преобразователь ультразвуковых колебаний. 15

Преобразователь ультразвуковых колебаний содержит корпус 1, два идентичных пьезоэлемента 2 и 3 продольных колебаний с параллельными акустическими осями, электроды 4и 5, 20 нанесенные соответственно на пьезоэлементы 2 и 3 и прсдназначенные для подключения к схеме возбуждения или приема (не показана) с помощью токопроводов, упругий элемент 6, соеди- 25 ненный с корпусом 1 и пьезоэлементом 3 и обеспечивающий перемещение последнего в плоскости акустических осей пьезоэлементов 2 и 3, два дополнительных пьезоэлемента 7 и 8, 30 установленные по одному соответственно на основных пьезоэлементах 2и 3 так, что их акустические оси параллельны между собой и перпендикулярны акустическим осям основных пьезоэлементов, и электроды 9 и 10, нанесенные соответственно на пьезоэлементы 7 и 8 и предназначенные для подключения к дополнительной схеме возбуждения или приема с помощью токопро- 40 водов.

Преобразователь ультразвуковых колебаний работает следующим образом.

Перед началом контроля размещают 45 контролируемое изделие 11 между дополнительными пьезоэлементами 7 и 8 так, чтобы его продольная ось была параллельна осям пьезоэлементов 7 и 8, и создают акустический контакт между изделием и дополнительными пьезоэлементами путем поджатия дополн.-тельного пьезоэлемента 8 к изделию с помощью упругого элемента 6.

Подавая на основные пьезоэлемен55 ты 2 и 3 и дополнительные пьезоэлементы 7 и 8 переменные электрические напряжения с выбранными определенным образом фазами, возбуждают в контролируемом иэделии одновременно различные моды ультразвуковых колебаний.

При подаче на пьезоэлементы 2 и 3 синфаэных переменных электрических напряжений одинаковой амплитуды в пьезоэлементах 2 и 3 возникают продольные колебания. При этом за счет выбранной установки дополнительных пьезоэлементов 7 и 8 в контролируемом изделии возбуждаются изгибные колебания.

При питании пьезоэлементов 2и 3 электрическими напряжениями в противофазе в образце 11 возбуждаются крутильные колебания. При питании дополнительных пьезоэлементов 7 и 8 с синфазными электрическими напряжениями в образце 11 возбуждаются продольные ультразвуковые колебания. В связи с этим продольная и изгибная моды колебаний одновременно возбуждаются в образце 11, когда дополнительные пьезоэлементы 7 и 8 питаются синфазными переменными напряжениями одинаковой амплитуды и основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются также синфазными переменными напряжениями одинаковой амплитуды. При этом соотношение абсолютных значений амплитуд напряжений, питающих дополнительные 7 и 8 и основные 2 и 3 пьезоэлементы, определяет соотношение амплитуд продольной и изгибной мод ультразвуковых колебаний в образце 11.

Продольная и крутильная моды коле-. баний одновременно возбуждаются в образце 11, когда дополнительные пьезоэлементы 7 и 8 питаются синфазными переменными напряжениями одинаковой амплитуды, а основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются противофаэными переменными напряжениями одина ковой амплитуды. При этом соотношение абсолютных значений амплитуд напряжений, питающих дополнительные 7 и 8 и основные 2 и 3 пьезоэлементы, определяет соотношение амплитуд продольной и крутильной мод ультразву ковых колебаний в образце 11.

Изгибная и крутильная моды ультразвуковых колебаний одновременно возбуждаются в образце 11, когда основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются суперпозицией двух независимых друг от друга переменных напряжений — синфазных и противофазных, т.е. основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются одновременно двумя самостоятельными

50 6 крутильных колебаний меньше частоты продольных колебаний.

Таким образом, преобразователь ультразвуковых колебаний позволяет возбуждать продольные, крутильные и изгибные ультразвуковые колебания в любых сочетаниях с любым соотношением амплитуд.

Формул а и s о б р е т е н и я

Преобразователь ультразвуковых колебаний, содержащий корпус, два идентичных пвезоэлемента продольных колебаний, предназначенных для подключения к схеме возбуждения или приема и установленных в корпусе так, Составитель И.Андреева

Техред А. Кравчук Корректор В. Кабаций

Редактор И.Горная

Заказ 6385/47 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 15169 напряжениями: синфазными nepeMeHHEI= ми напряжениями одинаковой амплитуды, которые вызывают иэгибные колебаний в образце 11, и противофазными переменными напряжениями одинаковой

5 амплитуды, которые вызывают крутильные колебания в образце 11. При этом соотношение абсолютных значений амплитуд указанных напряжений опреде- 1р .ляет соотношение изгибной и крутильной мод ультразвуковых колебаний в образце 1 1.

Преобразователь ультразвуковых колебаний может работать как в совме- 15 щенном, так и в раздельном режимах излучения и приема ультразвуковых . колебаний.

По параметрам принятых мод ультразвуковых колебаний определяют пара- 20 метры контролируемого изделия, например модули упругости и сдвига и коэффициент Пуассона. При этом обеспечение одновременного возбуждения. различных мод колебаний позволяет по- 25 высить точность измерений sa счет обеспечения идентичности условий измерений параметров различных мод ультразвуковых колебаний, в том числе акустического контакта, длины 30 контролируемого иэделия под нагрузкой, силы натяжения изделия и т.п.

При выборе размеров пьезоэлементов необходимо учитывать следукщее. Если основные и дополнительные пьезоэле- 35 менты имеют одинаковые размеры, то длина системы, включающей основной и дополнительный пьезоэлементы, больше длины дополнительного элемента.

В связи с этим частота изгибных и 40 что их акустические оси параллельны, и по меньшей мере один упругий элемент, соединенный с корпусом и одним из пьезоэлементов с воэможностью обеспечения перемещения последнего в плоскости акустических осей пьезоэлементов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возбуждения или приема одновременно с изгибными и/или крутильными колебаниями продольных колебаний, он снабжен двумя дополнительными идентичными пьезоэлементами продольных колебаний, предназначенными для ,подключения к дополнительной схеме возбуждения или приема и установленнЫми по одному на каждом основном пьезоэлементе так, что их акустические оси параллельны между собой и перпендикулярны акустическим осям основных пьезоэлементов.