Способ контроля качества поверхности пьезокерамики
Изобретение касается исследования материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии . Цель изобретения - повышение чувствительности за счет изменения доменной структуры пьезоэлектрика. Способ контроля качества поверхности пьезокерамики заключается в том, что при излучении ц образец ультразвуковых импульсов поверхностных акустических волн навстречу друг другу с одинаковой частотой и длительностью и заданной задержкой между ними на негр дополнительно воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью (0,25...2,5) -105 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма поверхностных акустических волн. 1 ил.
CO)03 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s 6 01 и 29/04
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТБУ (21) 4906631/28 (22) 31.01.91 (46) 23.02.93, Бюл. М 7 (71) Институт электроники АН БССР (72) С.В.Здоровцев (56) Бондаренко B.Ñ. Нелинейные акустоэлектронные устройства и их применение.M. Радио и связь, 1985. с.72-79, Авторское свидетельство СССР
М 1635119, кл. G 01 N 29/00, 1988. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ (57) Изобретение касается исследования материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскоИзобретение касается исследования материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может бытьиспользовано в ультразвуковой дефектоскопии.
Известен способ контроля качества поверхности пьезоэлектриков, в том числе и пьеэокерамики, с помощью техники ПАВ, основанный на определении частотного сдвига автогенератора на ПАВ-фильтре.
Способ заключается в том, что при прохождении flAB по неоднородной поверхности пьезоэлектрика происходит изменение скорости волны, что вызывает изменение частоты автогенератора, выполненного на фильтре из исследуемого пьезоэлектрика.
Функциональные возможности данного способа ограничены иэ-эа неоднозначной оценки размеров поврежденного участка и степени повреждения.
ЯЦ,, 1797040 А1 пии, Цель изобретения — повышение чувствительности за счет изменения доменной структуры пьезоэлектрика. Способ контроля качества поверхности пьеэокерамики заключается в том, что при излучении в образец ультразвуковых импульсов поверхностных акустических волн навстречу друг другу с одинаковой частотой и длительностью и заданной задержкой между ними на него дополнительно воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью
{0,25„.2,5) 10 В/м, частота которого не превышает частоты синхрониэма поверхностных акустических волн. 1 ил.
Наиболее близким к изобретению является способ контроля качества поверхности пьезокерамики, заключающийся в том, что для каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн одинаковой частоты и длительности и с заданной задержкой, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, измеряют амплитуду сигнала свертки, по которой судят о качестве исследуемой поверхности, Чувствительность данного способа, определяемая эффективностью нелинейного взаимодействия ПАВ в пьезокерамике, невысока. С уменьшением длительности ультразвуковых импульсов, что требуется для повышения разрешающей способности способа. амплитуда сигнала свертки уменьшается, а чувствительность способа снижается, 1797040
Цель изобретения — повышение чувствительности за счет изменения доменной структуры пьезокерамики в присутствии внешнего электрического поля, Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля качества поверхности пьезоэлектрика, заключающемся в том, что для каждого локального участка исследуе мой поверхности навстречу друг другу излу чают ультразвуковые импульсы ПАВ одинаковой частоты и длительности с заданной задержкой относительно друг друга, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, измеряют амплитуду сигнала свертки, по которой судят о качестве исследуемой поверхности, на образец при излучении ультразвуковых импульсов воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью (0,25...2,5) 10 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма ПАВ.
На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа, где 1 — исследуемый образец; 2,3 — входные преобразователи ПАВ; 4 — верхний параметрический электрод; 5 — нижний параметрический электрод; 6,13 — блоки согласования;
7,14 — высокочастотные генераторы; 8 — импульсный генератор с регулируемой длительностью импульсов; 9 — фильтр верхних частот; 10 — селективный вольтметр или измерительный осциллограф; 11 — фильтр нижних частот; 12 — источник напряжения;
15 — регулируемая линия задержки.
Устройство, реализующее способ контроля качества поверхности пьезокерамики, состоит из исследуемого образца 1, на поверхности которого в исследуемой области размещен верхний параметрический электрод 4, а по обе его стороны находятся входные преобразователи ПАВ 2,3, С противоположной стороны пластины напротив верхнего параметрического электрода расположен нижний параметрический электрод 5. Входные преобразователи ПАВ .через блоки 6,13 согласования подключены к высокочастотным генераторам.7,14 соответственно. Высокочастотный генератор 7 непосредственно подключен к импульсному генератору 8 с регулируемой длительностью импульсов, а высокочастотный генератор 14 подключен к импульсному генератору 8 через регулируемую линию задержки 15. Верхний параметрический электрод 4 через фильтр 9 верхних частот подключен к селективному вольтметру или измерительному осциллографу 10, который подключен к генератору 8 импульсов через тракт синхронизации, Через фильтр 11 нижних частот верхний параметрический электрод 4 подключен к источнику 12 напряжения, который через тракт синхронизации подключен к генератору 8 импульсов. Нижний параметрический электрод 5 подсоединен к "земле".
Способ осуществляется следующим образом, 10 При подаче на входные преобразователи 2 и 3 радиоимпульсов, сформированных с помощью импульсного генератора 8, высокочастотных генераторов 7,14, блоков согласования 6,13 и регУлируемой линии задержки 15, в пьеэокерамическом образце
1 возбуждаются ультразвуковые импульсы одинаковой длительности с частотой распространяющиеся навстречу друг другу. В исследуемой области, где встречаются ПАВ, происходит их взаимодействие, в результате чего на параметрических электродах 4,5 создается переменное электрическое напряжение частотой 2в, соответствующее свертке сигналов, возбуждающих ПАВ. Об25 ласть взаимодействия определяется длительностью ультразвуковых импульсов, вырабатываемых импульсным генератором
8, и относительной задержкой взаимодействующих импульсов, задаваемой регулируемой линией задержки 15. При подаче в момент взаимодействия ПАВ на один из параметрических электродов электрического напряжения смещения (при заземленном втором электроде) с помощью источника 12 напряжения через фильтр 11 нижних частот с напряженностью 0,25...2,5 10 В/м в образце происходит перестроение доменной структуры. Это вызывает усиление нелинейных эффектов в образце, s результате чего амплитуда сигнала свертки, поступающего через фильтр верхних частот 9 на селективный вольтметр или измерительный осциллограф 10, возрастает в том случае, если съем сигнала осуществляется с "бездефектного"
45 участка, В противном случае перестроения доменной структуры не наблюдается и регистрируемый сигнал свертки является слабым, Таким образом, осуществляется повышение чувствительности способа контроля качества поверхности пьезокерамики, Исследования проводились при различных длительностях ультразвуковых импульсов ПАВ от 1 до 10 мкс. Внешнее поперечное электрическое поле напряженностью до 7 10
В/м создавалось за счет приложения к параметрическим электродам как постоянного, так и переменного электрического напряжения.
Сравнение чувствительности предлагаемого способа с прототипом проводилось по
1797040 литуды выходного сигнала свертки на 25дБ, т.е, почти в 20 рэз. Электрическое поле такой же напряженности, созданное приложением импульсного напряжения с
5 длительностью импульсов 10 мкс, скважно стью 100 обеспечивает повышение амплитуды выходного сигнала свертки на 35 дБ, т.е. более чем в 50 раз.
Формула изобретения
Способ контроля качества поверхности 15 пьезокерамики, заключающийся в том, что для каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн одинаковой частоты и 20 длительности и с заданной задержкой друг относительно друга, принимают результирующий сигнал свертки нэ удвоенной частоСоставитель С.Здоровцев
Техред M.Моргентал Корректор О, Густи
Редактор
Заказ 650 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям vi открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 методике, которая заключается в сопоставлении амплитуд сигналов свертки до приложения электрического поля к образцу и после того, как подано электрическое напряжение. Например, приложение постоянного электрического поля напряженностью
1,5 .10 В/м, нормально к исследуемой поверхности, обеспечивает повышение ампте, измеряют амплитуду сигнала свертки, по котордй судят о качестве исследуемой поверхности,отл ича ющи и с я тем что, с целью повышения чувствительности, на образец при излучении ультразвуковых импульсов воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью (0,25 2,5) 10 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма поверхностных акустических волн,
