Способ контроля качества поверхности пьезоэлектрика

 

Изобретение относится к исследованиям материалов с помощью техники поверхностных акустических волн и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии Целью изобретения является повышение информативности за счет возможности контроля качества на локальном участке ис следуемой поверхности На поверхности пьезоэлектрика в двух точках возбуждают поверхности ie акустические волны, рас пространяюшнеся навстречу одна другой В локальной области пьезоэлеь трика i де про исходит взаимодействие поверхностных акусгичео-и волн ни параметрических электродах наводится переменное электри ческое напряжение соответствующее свертке сигналов возбуждающих поверхностны акустических волн и характеризующее качество локального участка исследуемой поверхности 1 ил СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО> (ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tst3s г 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕН! >ЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIHIË

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1с .

)(л) (л

< Ь ( О

> (21) 4620040/28 (22) 13,12,88 (46) 15.03.91. Бюл. ¹ 10 (71) Институт электроники АН БССР (72) В,С.Больбасов, С.В. Здоровцев и П.Е.Протас (53) 620.179 (088.8) (56) Перегудов А.Н., Шевелько М.М., Якоьлев Л.А. и др. Ультразвуковой контроль качества монокристаллов, используемых в акустоэлектронике. — Дефектоскопи<3, 1986, ¹10,,с,14-18.

Валатка P., Ионелюнас M., Пранлвичюс Л.

П риме нение по верхностн ых акустических волн для изучения имплантированных слоев твердых тел. — Физическая электроника (Тематический сборник научных трудов вузов

Лит. CCP,). Вильнюс, 1980, с.87 — 94. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКА

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.

Цель изобретения — повышение информативности за счет возможности контроля качества на локальном участке исследуемой поверхности.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство состоит из исследуемого пьезоэлектрика 1, на поверхности которого размещены преобразователи 2 и 3 поверхностных акустических волн и параметрические электроды 4 и 5.,, SU,, 1635119 А1 (57) Изобретение относится к исследованиям ма>ериалов с помощью техники поверхíостнь<л акусги IPcK>lx вол>< и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии. Целью изобретения является повышение информатив><ости за счет возможности контроля качества на локальном участке исследуемой поверхности. На поверхности пьезоэлектрика в двух точках возбуждают поверхностные акустические волны, распространя>ошиеся навстречу одна другой. В

R0 K 3 <3 üíîè области и ьезоэле> три к а, где и роисходит ><эаимодействие поверхностных акусгичес> их волн. ><а параметрических э<<ект>30дах t<а>30дится псре>1е><ное электрическое «апряжение. соогвегствующее сг<ертке сиг><ел<<в возбуждак3щих повн .px>I>,l:. акустических волн <1 характеризующее качество локаль><ого у<астка исследуемой not3epx>Inc 1 ип.

Сущг<ость способа заключается в том, что на поверхности пьезоэлектрика в двух точках возбуждают поверхностные акустическ<1е >3oлны, распространяющиеся навстречу друг другу, В этой области пьезоэлектрика, где Ilp0>lcxo+IIT взаил1одействие поверxíocò><ûx àvócTичесvиx волн. на параметрических электродах наводится перемен><оп алек< рическое напряжение, соответстг<ук3щее свертке сигналов возбуждающих поверхностныx акусTè÷åских волн, Амплигуду напряжений сигнала Uc<, свертки определяют по формуле

2 (X

О МК л е М02 г A.

1635119

55 где N — нелинейный коэффициент, зависящий от электромеханических свойств пьезоэлектрика;

К вЂ” волновое число;

h„толщина поверхностного слоя пьезоэлектрика, в котором генерируется нелинейная индукция (близкая к длине поверхностной акустической волны); а- логарифмический декремент затухания поверхностной акустической волны;

d — длина локального участка исследуемой поверхности;

m — отношение ширины акустического пучка к ширине параметрического элемента;

U — амплитуда входной волны;

Z н — сопротивление нагрузки; у, — реактивное сопротивление выходной цепи; к — диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрика.

По величине амплитуды напряжения сигнала свертки в различных локальных участках судят о качестве исследуемой поверхности, Способ осуществляют следующим образом.

В поверхностном слое исследуемого пьезоэлектрика 1 с помощью преобразователей 2 и 3 возбуждают поверхностные акустические волны. Результат взаимодейстоил ПАВ в виде амплитуды сигнала свертки снимается с параметрических электродов 4 и 5.

Длина локально о участка, на котором происходит взаимодействие ПАВ, а следовательно, наводится переменное электрическое напряжение сигнала свертки, зависит от длительности г ультразвуковых ил1пульсов с высокочастотным заполнением (радиоимпульсов) и скорости ч ПАВ в пьезоэлектрике и определяется выражением о- т/ч.

Место расположения контрольного участка на исследуемой поверхности пьезоэлектрика задается путем выбора необходимого временного режима работы преобразователей. Если на оба преобразователя ПАВ радиоимпульсы подаются одновременно. то локальный участок поверхности будет находиться точно в центре между преобразователями на одинаковом расстоянии от каждого из них,Если необходимо сместить локальный участок от центра к одному из преобразователей, то для этого достаточно осуществить задержку одного радиоимпульса относительно другого. При этом возбуждение ПАВ преобразователями будет происходить в разное время, следова5

50 тельно, пути, которые пройдут ПАВ до момента их встречи, также будут разными. Если на один из преобразователей подается радиоимпульс с относительной задержкой t, то центр контрольного участка исследуемой поверхности будет отстоять от этого преобразователя на расстоянии и = (! -vt)/2, где 1 — расстояние между преобразователями, Изменяя относительную задержку между радиоимпульсами, подаваемыми на преобразователи ПАВ, можно изменять место размещения локального участка на поверхности пьезоэлектрика в промежутке между двумя преобразователями.

В качестве исследуемых материалов использовались, например, пластины ЦТС пьезокерамики, исходными компонентами которых были, :

РЬз04 66,14; TiOz 5,91;

ZrO 2 24,18; Mg (OH/ 0,4;

РЬСг04 0,87; SnOy 1,7;

МпСОз 0,39: ЯЬ20з 1,4.

ПАВ частотой 29 МГц возбуждались встречно-штыревыми преобразователями с апертурой 2 мм, содержащими по семь пар одиночных электродов, преобразователи размещались на поверхности пьезокерамической пластины на расстоянии 40 мм друг от друга. Сигнал свертки регистрировался параметрическими металлическими электродами, расположенными между встречноштыревыми преобразователями на гюверхности пьезокерамических пластин с противоположных сторон. Длительность радиоимпульсов, подаваемых на встречноштыревые преобразователи, составляла от

0,3 до 15 мкс, что дало возможность получить контрольные участки на поверхности пьезокерамики длиной от 0,66 мм до 33 мм, при этом ширина контрольных. участков определялась апертурой преобразователей и составляла 2 мм, За счет изл1енения относительной задержки радиоимпульсов в диапазоне 0-10 мкс была использована вся поверхность пьезоэлектрика, расположенная между встречно-штыревыми преобразователями, т .е. на длине 40 мм.

Формула изобретения

Способ контроля качества поверхности пьезоэлектрика, заключающийся в том, что в исследуемой поверхности возбуждают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн, принимают ил1пульсы поверхностных акустических волн, измеряют параметры принятых импульсов, по которым судят о качестве исследуемой по1635119 г= d/v, Составитель В. Юровский

Техред М.Моргентал Корректор М. Самборская

Редактор А. Ревин

Заказ 753 Тираж 395 Г!одписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 верхности, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем обеспечения возможности контроля качества на локальном участке исследуемой поверхности, для каждого локального участка 5 с длиной d вдоль направления распространения поверхностных акустических волн навстречу друг другу излучают первый и второй ультразвуковые импульсы с высокочастотным заполнением, с длительностью т, 10 равной где ч — скорость распространения поверхностных акустических волн в пьезоэлектри- 15 ке, и задержкой t второго импульса относительно первого, равной

t = (! — 2h)/÷, где I расстояние между точками возбуждения ультразвуковых импульсов;

h — расстояние между центром локального участка и точкой возбуждения первого ультразвукового импульса, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте заполнения, обусловленный нелинейным взаимодействием двух ультразвуковых импульсов, а в качестве параметра принятого сигнала используют амплитуду результирующего сигнала свертки на удвоенной частоте заполнения.