Ультразвуковой наклонный преобразователь
Изобретение относится к неразрушающим методам контроля скрытых дефектов материалов и сварных соединений. Цель изобретения - улучшение акустического контроля преобразователя с изделием путем повышения вязкости контактной жидкости . Пьезопластина 3 излучает продольные колебания, трансформирующиеся на плоскости контакта призм 1 и 4 в горизонтально-поляризованные поперечные колебания, которые проходят через призму 1 и вводятся в исследуемое изделие через рабочую грань 2. Одновременно пьезопластиной 6 излучаются продольные колебания, направленные по оси 7 к рабочей грани 2. где эти волны воздействуют на жидкий слой между призмой и изделием в зоне площадки акустического контакта. 1 з.л.ф-лы, 2 ил. Ё VJ СП ел 44 VI
()9) (I I) СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sI)s G 01 N 29/24
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
° »
° »
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4773460/28 (22) 28.12,89 (46) 15.08,92. Бюл. N. 30 (71) Подольский машиностроительный завод им, Орджоникидзе и Всесоюзный тейлотехнический научно-исследовательский институт им. Ф,Э.Дзержинского (72) А.С,Волков и В;С.Гребенник (56) Авторское свидетельство СССР
N. 1249443, кл, G 01 N 29/04, 1984.
:Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1974, с, 115, рис. 82. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НАКЛОННЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля скрытых дефектов
2 материалов и сварных соединений. Цель изобретения — улучшение акустического контроля преобразователя с изделием путем повышения вязкости контактной жидкости, Пьезопластина 3 йзл»учает продольные колебания, трансформирующиеся на плоскости контакта призм 1 и 4 в горизонтально-поляризованные поперечные колебания, которые проходят через призму 1 и вводятся в исследуемое изделие через рабочую грань
2. Одновременно пьезопластиной 6 излучаются продольные колебания, направленные по оси 7 к рабочей грани 2, где эти волны воздействуют на жидкий слой между призмой и изделием в зоне площадки акустического контакта. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
1755177 вительностью и обеспечивает хорошее качество контроля за счет снижения собст венных шумов.
Однако этот преобразователь не рассчитан на улучшение акустического контак:та между его рабочей поверхностью и изделием, создаваемого слоем жидкости, которую наносят вдоль поверхности сканирования на предварительно подготовленное изделие, Это обусловлено условиями
40 распространения ультразвуковых волн в жидкости.
Найболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь, содержащий наклонную призму, на 45 которой установлен излучатель поперечных колебаний. Призма имеет контактирующую с изделием рабочую грань, наклонную грань, нэ которой закреплен излучатель, и грайь; противолежащую рабочей грани. Аку- 50 стическая ось излучателя направлена к рэбочей грани призмы, .
Недостаток известного преобрээователя заключается в том, что в условиях реальной эксплуатации помехи и ослабление полезного сигнала могут возникать не только от дендритной структуры материала, но и на площадке акустического контакта преобразователя с иэделием через жидкий слой.
Таким образом; нельзя дополнительно поИзобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к.ультразвуковым наклонным преобразователям для контроля скрытых дефектов материалов и сварных соединений..: 5
Повышение качества контроля ультразвуковыми преобразователями достигается путем снижеййя уровня помех, возникающих при йрохождении ультразвука в материале исследуеь%го изделия, а также 10 собственных шумов, Однако помехи и ослабление полезного сигнала могут возникать не только в материале, но и при прохождении ситнала через контактный слой жидкости. Наиболее сйльное влияние 15 слоя жидкости проявляется прй вводе в изделие поперечной волны, распространение которой в этом слое приобретает неупорядоченный вихревой характер. Это явление ослабевает с увеличением вязкости жидко- 20 сти. Известен наклонный ультразвуковой преобразователь, содержащий пьезоэле, . мент п>родольйых колебаний и акустическую призму, Пьезоэлемент закреплен на боко- 25 вой грани призмы, которая расположена
"под острым углом к рабочей грани, контак. тирующей с плбскостью сканирования.
Указанный ультразвуковой преобразователь обладает достаточно высокой чувст- 30 высить качество контроля из-за высокого уровня помех, возникающих на границе ввода ультразвуковых колебаний в изделие.
Цель изобретения — улучшение акустического контакта с изделием путем повышения вязкости контактной жидкости.
Поставленная цель достйгается тем, что в ультразвуковом наклонном преобразователе поперечных колебаний; содержащем акустическую призму с рабочей гранью, предназначенной для контактирования с исследуемой поверхностью через контактную жидкость, и излучатель поперечных колебаний, закрепленный на наклонной грани призмы, преобразователь сйабжен пьезопластиной продольных колебаний, укрепленной на грани, противолежащей рабочей; при этом ее акустическая ось направлена перпендикулярно рабочей грани призмы и пересекается в плоскости этой грани с акустической осью излучателя поперечных колебаний, И:.;лучатель поперечных колебаний выполнен в виде пьезопластины продольных колебаний, установленной на дополнительной клинообразной призме, рабочая грань которой контактирует с наклонной гранью основной призмы, а угол а клина выбирается из соотношения а,р1 < а < а,р2, где а,p) — первый критический угол; а,р2 — второй критический угол..
Установка дополнительного источника продольных ультразвуковых колебаний, который воздействует на жидкий слой, значительно повышает контактные свойства жидкости, за счет чего создаются благоприятные условия для прохождения через этот слой горизонтально поляризованных поперечных волн и снижаются их нежелательные отражения, создающие шумы при приеме эхо-сйгналов от дефектов в изделии. Это обеспечивает повышение качества контроля.
Ка фиг. 1 схематически показан преобразователь с одной призмой, вид спереди; на фиг, 2 — преобразователь из двух призм, одна иэ которых является источником гори., зонтально-поляризованных поперечных колебаний, Ультразвуковой преобразователь содержит призму 1, имеющую рабочую грань
2, которой преобразователь контактирует с исследуемым иэделием по плоскости сканирования. На грани, противолежащей рабо.— чей грани призмы, закреплен, например приклеен; источник 3 ультразвуковых коле.баний. Нэ фиг. 1 источник показан в виде пьезопластины, излучающей поперечные волны. Однако для гого, чтобы обеспечить
1755177 дая результаты на экране дефектоскопа ввод в контролируемое изделие горизонтально-поляризованных поперечных волн, Пьеэопластина3излучаетпродольные колебания (вариант по фиг. 2), трансформируюисточник 3 может быть выполнен в аиде пьезопластины, закрепленной на дополни- .щиеся на плоскости контакта призм 1 и 4 в тельной призме 4 (фиг. 2); При такой койст- 5 горизонтально-поляризованные поперечрукции между призмами образуется ные колебания, которые проходят через плоскость трансформации продольных ко- гпрйзму 1 и вводятся вг исследуемое изделие. лебаний в горизонтально-поляризованные Одновременно пьезопластиной 6 излучаютпоперечные колсебайия, Акустическая ось 5 ся продольные колебания, направлеййые по источника 3 ультразвуковых колебаний на- 10 оси 7 к рабочей грани 2, где этй волйы возправлена на рабочую грань 2 призмы 1 под действуют на жйдкий слой между призмой и предпочтительно перпендикулярное надению волн от основного наклонного правление этой оси к рабочей грайи. Oci 5 25 источника 3 и ось 7 источника 6 пересекаютисточника 3 через жидкость в материал иэделия. В результате снижается уровень пася в точке, лежащей на плоскости рабочей разитных колебаний. грани 2 (плоскости сканирования). При пер- При использовании изобретения чувстпендикулярном направлении оси 7 к рабо- вительность данного преобразователя почей грани создается меньше внутренних 30 высилась на 5-8дБ, отражений волны от источника 6, Угол Использование предлагаемого ультраклина выбирается из соотношения звукового преобразователя позволяет поа,pi «ci 1,8 МГц, при этом пьеэопластина 3 может призмы, отличающийся тем, что, с выполнять одновременно функцию игстдч 45 целью улучшения акустического контакта ника и приемника ультразвуковых коле-. " : путем повышения вязкости контактной жидбаний. Угол, " под которым акустическая . кости, он снабжен пьезопластиной продольось 5 источника 3 падает на рабочую грань " ных колебаний, укрепленной на грани, 2, составляет в данном примере около: противолежащей рабочей, при этом акусти28 .. -: —, . 50 ческая ось пьезопластины направлена перпендикулярно рабочей грани призмы и ультразвуковой преобразователь рабо-; пересекается в плоскбсти этой грани с акутает следующим образом., " ..: стической осью излучателя поперечных коПризму 1 устанавливаЮт рабочей лебаний. гранью 2 на специально подготовленную 55 2. Преобразователь поп. 1,отл ич à юповерхность исследуемого изделия. Пье- шийся тем, что излучатель поперечных зопластины 3 и 6 подключают к генератору колебаний выполнен в виде пьезопластины (не показан) и перемещают преобразова- .продольных колебаний, установленной на тель по траектории сканирования, нагблю- дополнительной клинообразной призме, рабочая грань которой контактирует с науглом,которыйопределяетсяизвестнымпу- иэделием в зоне площадки акустического тем для каждого отдельного типа преобра- контакта, За счеттого, что акустические оси зователей и задается углом наклона грани, " источников пересекаются в точке на плоскона которой закреплен источник, Относи- 15 сти рабочей грайи (плоскости сканировательно рабочей грани, Рядом с источником ния), площадки акустического контакта поперечных горизонтально-полярсйсэаовагн- обоих источников с иэделием совпадают и ных колебаний на дополнительной грани за- жидкость, найесенная перед сканированикреплен источник 6 . продольных ем на иэделие, подвергается дополнительультразвуковых колебаний, Этот источник 20 ному воздействию продольных волн, Это выполнен в виде пьезопластинй акустиче- воздействие изменяет свойства жидкости, ская ось 7 которой также направлена к ра- например повышает ее поверхностное на-— бочей грани призмы, при этом тяжение,чтоспособствуетлучшемупрохож17551 T7 Составитель А. Волков Техред М,Моргентал Корректор С. Лисина Редактор А. Огар Заказ 2839 - Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 клонной гранью основной призмы, а угол а клина выбран из соотношения ар <а< %ps, Фиг i где ð1 и ð2 первый и второй критические углы, 
