Ультразвуковой датчик

Изобретение относится к области средств неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля плоского напряженного состояния в различных элементах конструкций, изготовленных из анизотропных материалов. Предложенный ультразвуковой датчик содержит выполненный из органического стекла корпус, в котором выполнены два отверстия, в которые соответственно установлен активный элемент в подпружиненном пружиной корпусе и заземляющий электрод, также подпружиненный пружиной. К активному элементу и заземляющему электроду подведены токопроводящие жилы коаксиального кабеля. Сверху датчик закрыт крышкой, направление поляризации пьезокерамики активного элемента ультразвукового преобразователя сориентировано под углом 70°-80° к нижней поверхности активного элемента. В плоскостях, параллельных нижней поверхности активного элемента, направление поляризации пьезокерамики активного элемента сориентировано под углом 35°-55° к продольной оси активного элемента. Кабель соединен с генератором ультразвуковых импульсов. Технический результат - повышение точности определения двухосного напряженного состояния материала контролируемого объекта, одновременное получение информации о задержке отраженных импульсов продольных и поперечных ультразвуковых волн, сгенерированных из одной точки поверхности контролируемого объекта. 5 ил.

 

Изобретение относится к области средств неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля плоского напряженного состояния в различных элементах конструкций, изготовленных из анизотропных материалов.

Известен ультразвуковой датчик (а.с. СССР №1782121, G 01 N 29/26), содержащий корпус с выполненными в нем отверстиями, в которых установлены подпружиненные по своей продольной оси ультразвуковые преобразователи. Данное техническое решение, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату, принято за прототип.

К недостатку прототипа относится невысокая точность контроля двухосного напряженного состояния, обусловленная погрешностью, связанной с генерацией импульсов продольной и поперечных ультразвуковых волн не из одной точки.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения двухосного напряженного состояния материала контролируемого объекта. Техническим результатом является одновременное получение информации о задержке отраженных импульсов продольных и поперечных ультразвуковых волн, сгенерированных из одной точки поверхности контролируемого объекта.

Поставленная задача решается тем, что ультразвуковой датчик содержит корпус с выполненными в нем отверстиями, в которых установлены подпружиненные по своей продольной оси ультразвуковой преобразователь и заземляющий электрод, причем направление поляризации пьезокерамики активного элемента ультразвукового преобразователя сориентировано под углом 70°-80° к нижней поверхности активного элемента, а в плоскости, параллельной нижней поверхности активного элемента, направление поляризации пьезокерамики активного элемента сориентировано под углом 35°-55° к продольной оси активного элемента.

Ориентация направления поляризации пьезокерамики активного элемента ультразвукового датчика под углом 70°-80° к нижней поверхности активного элемента позволяет одновременно генерировать продольные и поперечные ультразвуковые импульсы из одной точки поверхности контролируемого объекта, направление поляризации пьезокерамики активного элемента ультразвукового датчика в плоскости, параллельной нижней поверхности активного элемента, под углом 35°-55° к продольной оси активного элемента позволяет за счет эффекта двулучепреломления одновременно получить две составляющие поперечных ультразвуковых импульсов с векторами поляризации, параллельными и перпендикулярными направлению текстуры, излучаемые из одной точки поверхности контролируемого объекта.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на Фиг.1 показан разрез ультразвукового датчика в вертикальный плоскости, на Фиг.2 - разрез активного элемента ультразвукового датчика в плоскости, перпендикулярной нижней поверхности активного элемента, на Фиг.3 - разрез активного элемента ультразвукового датчика в плоскости, параллельной нижней поверхности активного элемента, на Фиг.4 - вид датчика снизу, на Фиг.5 - вид датчика сверху.

Ультразвуковой датчик содержит выполненный из органического стекла корпус 1, в котором выполнены отверстия 2 и 3, в отверстие 2 установлен активный элемент 4 в подпружиненном пружиной 5 корпусе 6, в отверстие 3 установлен заземляющий электрод 7, подпружиненный пружиной 8, к активному элементу 4 и заземляющему электроду 7 подведены токопроводящие жилы 9 и 10 коаксиального кабеля 11, сверху датчик закрыт крышкой 12, направление поляризации 13 пьезокерамики активного элемента 4 ультразвукового преобразователя сориентировано под углом 70°-80° к нижней поверхности 14 активного элемента 4, в плоскостях, параллельных нижней поверхности 14 активного элемента 4, направление поляризации 13 пьезокерамики активного элемента 4 сориентировано под углом 35°-55° к продольной оси активного элемента 4, совпадающей с продольной осью датчика, на крышке 12 выполнена риска 15, указывающая направление продольной оси датчика.

Ультразвуковой датчик работает следующим образом. На зачищенную до степени шероховатости в пределах Ra=1,25-2,5 поверхность 16 участка объекта контроля 17 с нанесенным на нее слоем контактной жидкости нижней поверхностью 14 активного элемента 4 устанавливают датчик таким образом, чтобы выполненная на крышке 13 риска 15 совпала с направлением текстуры ОХ контролируемого участка 17 объекта контроля. При помощи генератора 18 импульсы возбуждения по коаксиальному кабелю 11 подаются на активный элемент 4, после чего одновременно измеряют временные задержки отраженных импульсов продольной и двух составляющих поперечной ультразвуковых волн, излученных активным элементом 4, по которым при помощи известных методик определяют двухосные напряжения в контролируемом участке объекта контроля.

Ультразвуковой датчик, содержащий корпус с выполненными в нем отверстиями, в которых установлены подпружиненные по своей продольной оси ультразвуковой преобразователь и заземляющий электрод, причем направление поляризации пьезокерамики активного элемента ультразвукового преобразователя сориентировано под углом 70-80° к нижней поверхности активного элемента, а в плоскостях, параллельных нижней поверхности активного элемента, направление поляризации пьезокерамики активного элемента сориентировано под углом 35-55° к продольной оси активного элемента, совпадающей с продольной осью датчика, при этом к активному элементу и заземляющему электроду подведены токопроводящие жилы коаксиального кабеля от генератора.