Способ изготовления ультразвукового преобразователя

 

Использование: для изготовления пьезоэлектрических преобразователей. Сущность изобретения: способ заключается в обезжиривании пьезоэлемента, прокаливании его в модифицированной смоле, нагретой выше температуры кипения воды, установке пьезоэлемента в корпусе преобразователя или в глухом отверстии литьевой формы, формировании демпфера путем насыпания наполнителя на тыльную сторону пьезоэлемента на высоту не менее полуволны на резонансной частоте преобразователя с последующей заливкой наполнителя связующим и его отверждением.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для изготовления пьезоэлектрических преобразователей, предназначенных для измерения расхода веществ.

Известен способ изготовления демпфера ультразвукового преобразователя, заключающийся в том, что пьезопластину с подготовленной для пайки поверхностью размещают в форме заполняют последнюю расплавленным электропроводящим демпфирующим материалом и охлаждают его до отверждения (1).

Прототипом является способ изготовления ультразвукового преобразователя, заключающийся в обезжиривании пьезоэлемента, прокаливании его в модифицированной смоле, формировании демпфера из наполнителя и связующего на тыльной стороне пьезоэлемента, отверждении связующего и установке пьезоэлемента в корпус преобразователя (2).

Недостатком прототипа является невозможность получить демпфер с характеристическим импедансом, близким к волновому сопротивлению пьезоэлемента, так как повышение процентного содержания наполнителя для увеличения импеданса демпфера приводит к увеличению вязкости и неоднородности всей массы, что крайне осложняет ее заливку и приклейку к пьезоэлементу. Недостаточное затухание УЗ волн в таких демпферах приводит к необходимости увеличения размеров всего преобразователя.

Техническим результатом использования изобретения является повышение эффективности и упрощение изготовления преобразователя.

Данный результат достигается тем, что модифицированную смолу при прокаливании в ней пьезоэлемента нагревают выше температуры кипения воды, пьезоэлемент устанавливают в корпусе преобразователя или в глухом отверстии литьевой полуматрицы до формирования демпфера, а демпфер формируют насыпанием наполнителя на тыльную сторону пьезоэлемента на высоту не менее полуволны на резонансной частоте преобразователя с последующей заливкой наполнителя связующим и его отверждением.

Способ изготовления преобразователя осуществляется следующим образом.

Пьезоэлемент обезжиривают известным способом и прокаливают в разогретой модифицированной смоле с температурой выше температуры кипящей воды. За время выдержки все микропоры пьезоэлемента заполняются модифицированной смолой. После прокаливания пьезоэлемент по скользящей посадке устанавливают в глухое отверстие литьевой полуматрицы или в корпусе выбранного преобразователя. Далее обезжиренный и прокаленный наполнитель с выбранными размерами частиц дозированной порцией насыпают на тыльную сторону пьезоэлемента и подготовленным связующим с выбранным объемом заливают пьезоэлемент с насыпным наполнителем.

Связующее выбирают с достаточной жизнестойкостью при повышенной температуре отверждения, так как смачивание улучшается с повышением температуры (происходит снижение поверхностного натяжения). Связующее сначала растекается в насыпном слое, потом происходит захлопывание пор, а затем затекание в поры. Связующее протекает через слой наполнителя к пьезоэлементу за счет гравитационных сил. Для более полного молекулярного контакта адгезива с наполнителем отверждение можно вести под давлением. Связующее, прошедшее через слой наполнителя, вступает в реакцию с поверхностной пленкой модифицированной смолы, тем самым образуется прочное клеевое соединение насыпного слоя наполнителя с тыльной стороной пьезоэлемента.

После полимеризации демпфер с приклеенным пьезоэлементом извлекают из литьевой полуматрицы и формируют протектор известным способом.

Разработанная технология позволяет получить демпфер с акустическим импедансом, близким к акустическому импедансу пьезоэлементы. Пьезопреобразователь с таким демпфером при возбуждении электрическим импульсом, равным по длительности половине периода собственных колебаний пьезоэлемента, может излучать ультразвуковые импульсы длительностью порядка двух-трех полупериодов колебаний.

Кроме того, способ согласно изобретению позволяет получить демпфер с переменными свойствами: максимальным характеристическим импедансом вблизи пьезоэлемента (малый коэффициент отражения) и минимальной скоростью звука и плотностью в противоположном конце демпфера, получаемые за счет послойного размещения наполнителей с различной плотностью, максимальной у тыльной стороны пьезоэлемента и минимальной у противоположного конца демпфера. От плотности изменения свойств демпфера зависит коэффициент отражения по всей длине демпфера.

Формула изобретения

Способ изготовления ультразвукового преобразователя, заключающийся в обезжиривании пьезоэлемента, прокаливании его в модифицированной смоле, формировании демпфера из наполнителя и связующего на тыльной стороне пьезоэлемента, отверждении связующего и установки пьезоэлемента в корпус преобразователя, отличающийся тем, что модифицированную смолу при прокаливании в ней пьезоэлемента нагревают выше температуры кипения воды, пьезоэлемент устанавливают в корпусе преобразователя или в глухом отверстии литьевой полуматрицы до формирования демпфера, а демпфер формируют насыпанием наполнителя на тыльную сторону пьезоэлемента на высоту, не менее полуволны на резонансной частоте преобразователя, с последующими заливкой наполнителя связующим и его отверждением.