Способ изготовления ультразвукового преобразователя

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой толщинометрии и дефектоскопии изделий, а также в ультразвуковых расходомерах .и уровнемерах, работающих на газовых средах . Цель - улучшение эксплуатационных характеристик. Способ изготовления ультразвукового преобразователя включает размещение в корпусе пьезоэлемента, выполненного из акустически соединенных пьезопластин, заливку корпуса демпфирующей массой и ее отверждение. Новым в способе является заполнение промежуточного слоя между газовой средой и пьезоэлементом жидкостным слоем, например из жидкого стекла, охватывающим боковую и излучающую поверхности пьезоэлемента, и композиционным материалом. Кроме того, отверждение композиционного материала проводят на поверхностной пленке жидкого стекла при комнатной температуре в течение 22-24 ч. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4919120/28 (22) 13.03ж1 (46) 23,04.93; Бюл. М 15 (71) Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) Н.С.Марьин и А.П.Наумчук (56) Киясбейли А.LLI,, Измайлов А,М., Гуревич В.М. Частотно-временные ультразвуковые расходмеры и счетчики. М., Машиностроение, 1984, с. 61, рис. 35, а.

Домаркас В.И., Кажис P.È. Контрольноизмерительные преобразователи. Вильнюс.

Минтис, 1975, с. 197-205. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой толщинометрии идефектоскопии изделий, а также в ультразвуковых расходомерах и уровнемерах, работающих на газовых средах.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик преобразователя.

На чертеже в разрезе изображено устройство, реализующее способ изготовления преобразователя.

Устройство, реализующее способ изготовления преобразователя, содержит корпус 1, размещенные в нем демпфер 2, пъезоэлемент 3, выполненный иэ и-акусти,, БЦ, „1810820A1 толщинометрии и дефектоскопии изделий, а также в ультразвуковых расходомерах и уровнемерах, работающих на газовых средах. Цель — улучшение эксплуатационных характеристик. Способ изготовления ультразвукового преобразователя включает размещение в корпусе пьезоэлемента, выполненного из акустически соединенных пьезопластин, заливку корпуса демпфирующей массой и ее отверждение. Новым в способе является заполнение промежуточного слоя между газовой средой и пьезоэлементом жидкостным слоем, например иэ жидкого стекла, охватывающим боковую и излучающую поверхности пьезоэлемента, и композиционным материалом. Кроме того, отверждение композиционного материала проводят на поверхностной пленке жидкого стекла при комнатной температуре в течение 22-24 ч. 1 ил.

Ф чески соединенных пьезопластин (дисковых, кольцевых и т.п,), жидкость 4 и протектор 5, выполненный из композиционного материала, Способ изготовления пьезопреобразо- О вателя реализуется следующим. образом, Корпус 1 изготовляют из неметалличе- С) ского материала. Изготовленный корпус, ге- QQ ометрические размеры которого выбраны ) согласно габаритам пьезоэлемента 3, устанавливают в литьевую полуматрицу с помещенным в ней пьезоэлементом 3 (количество пьезоэлементов выбирают ис- 1= ходя из конкретных требований, предъявляемые к преобразователю) и заливают демпфирующей массой. После отверждения демпфирующей массы корпус 1 с демпфе1810820

50 ром 2 и пьезоэлементом 3 (склейка пьезоэлемента с демпфером совмещается в момент заливки демпфирующей массы) извлекают из литьевой полуматрицы. Литьевая полуматрица из-за простоты ее конструкции на чертеже не приводится.

Выступающие части пьезоэлемента, электроды, пайки покрывают тонким слоем гидрофобного клея (от короткого замыкания жидкостью). После сушки преобразователя пьезоэлемент 3 заливают слоем жидкого стекла, толщина которого равна четверти волновой длине на резонансной частоте преобразователя (четвертьволновый слой обеспечивает увеличение коэффициента прохождения волны). После образования пленки на поверхности жидкого стекла 4 (время образования пленки зависит от площади заливаемой жидкости) заливают слой композиционного материала (например. композиция на основе эпоксидной смолы с наполнителем), Величина слоя должна быть меньше или равной четвертьволновой длины на резонансной частоте преобразователя.

При повышении указанных пределов происходит затухание звука, Процесс твердения композиционного материала происходит в течение 22-24 часов при комнатной температуре. Пленка, образовавшаяся на поверхности жидкого стекла (процесс твердения жидкого стекла, не содержащий кремнефтаристый натрий, происходистс только в поверхностном слое, за счет высыхания и взаимодействия силиката натрия с углекислотой воздуха), обеспечивает надежную адгезию (прилипаемость) к композиционному материалу, тем самым композиционный материал одновременно служит как герметизирующий элемент жидкости, согласующий элемент преобразователя с контролируемой средой, и как протектор.

Благодаря слою жидкости 4, охватывающей боковую поверхность пьезоэлемента

3. полностью гасятся ларазитные радиальные колебания пьезоэлемента (в жидкости не распространяются сдвиговые напряжения) и в контролируемую среду излучаются только рабочие колебания (прадольные волны). Жидкость, контактирующая с пьезоэлементам, уменьшает отражение полезной колебательной энергии, тем самым увеличи5

45 вается отдаваемая мощность пьезапреобразователя, так как акустическое сопаотивление при 0 С ля воды 1 г/смз.1 510 см/с.

= 1,5 10 г/(см с), а для воздуха около 42 г/(см „c). Отношение этих величин составля2 ет 3600, откуда следует, что при равных значениях амплитуды и частоты колебаний интенсивность звукового поля в воздухе составляет лишь около трех десятитысячных интенсивности звука в воде. Соответственно этому, для получения равных интенсив-. ностей звука в воздухе и в воде в первом: случае необходимо обеспечить амплитуду колебаний в 60 раз большую. Композиционный материал, контролирующий с жидкостью 4. не уменьшает полезную отдаваемую мощность, так как вкус ические сопротивления жидкости (жидкое стекло) и композиционного материала приблизительно равны.

Применение предлагаемого способа изготовления ультразвукового преобразователя позволит увеличить отдаваемую мощность, особенно при работе на низких частотах, и повысить эксплуатационные характеристики преобразователя.

Формула изобретения

1, Способ изготовления ультразвукового преобразователя, заключающийся в там, что в корпусе устанавливают пьезоэлемент, формируют в корпусе демпфер и два переходных слоя, один из которых, контактирующий с рабочей поверхностью пьезоэлемента. выполняют жидкостным, а второй — из композиционного материала. материалы демпфера, пьезоэлемента и переходных слоев выбирают из условия их согласования по акустическому импедансу, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, демпфер формируют путем заливки демпфирующей массы е корпус и последующего ее отверждения. жидкий переходный слой выполняют охватывающим. боковую и излучающую поверхности пьезоэлемента, а в качестве материала этога слоя используют. жидкое стекло.

2. Cll0006 no fl. 1, 0 T n H 4 а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, отверждению композицианнога материала осуществляют на поверхностной пленке жидкого стекла при комнатной температуре в течение 22-24 ч.

1810820

Составитель О.Антонова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор E.flann

Редактор Г.бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1443 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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