Патент ссср 249808

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

24980 8

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Кл. 42s, 1/06

Заявлено 15Х!.1968 (№ 1249028/18-10) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 05Х!!!.1969, Бюллетень М 25

МПК В 06Ь

УДК 534,232. (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 29.XII.1969

Авторы изобретения

В. И. Фомин и В. И. Степанов

Заявитель

УЛЬтйАЗВУКОВОй ЩУП

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и предназначено для измерения нормальных составляющих колебаний твердого тела или звукового давления в жидкостях.

Оно может быть использовано для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний стенок теплообменной аппаратуры, возбуждаемых с целью предотвращения образования накипи, или для определения распространения колебаний по корпусам судов, возбуждаемых для предотвращения биологического обрастания, а также для измерения коэффициента поглощения при выполнении работ по вибродемпфированию самолетов, автомобилей, станков и т. п.

Известные ультразвуковые щупы для измерения амплитуды колебаний твердых тел, содержащие расположенный в корпусе волновод и пьезоэлеменг, имеют недостаточно равномерную частотную харакгерисгику и плохую избирательность к типам колебаний.

Предлагаемое устройство не имеет указанных недостатков и отличается тем, что волновод его выполнен из двух частей, между которыми закреплен пьезоэлемент, и снабжен контактирующим с колеблющимся телом переходным слоем из материала, обладающего малым коэффициентом объемной деформации, например вакуумной резины. Свободное пространство в корпусе заполнено порошкообразным поглотителем колебаний.

На чертеже дана конструкция ультразвукового щупа.

Волновод щупа выполнен из верхней 1 и нижней 2 частей, изготовленных из сравнительно мягкого материала с большим коэффициентом поглощения, между которыми помещен пьезоэлемент 8, преобразующий акустические колебания в электрические. Для лучшего акустического согласования пьезоэлемент приклеен к частям 1 и 2 волновода твердой пластмассой, которая в виде конусов 4 входит в их тела.

1 Акустический контакт между частью 2 волновода и поверхностью 5 колеблющегося тела осуществляется через слой б материала, обладающего большей мягкостью, чем материал волновода.

20 Пространство между корпусом 7 щупа и волноводом заполнено порошкообразным поглотителем 8. Провода 9, припаянные к обкладкам пьезоэлемента 8, выводятся через электрический разъем 10.

25 1Цуп работает следующим образом.

Нормальные колебания поверхности 5 тела через промежуточный слой б возбуждают продольные колебания в нижней части 2 волновода. Звуковая волна, проходящая через пьезо30 элемент, вызывает на его обкладках напряже249808

Составитель В, М. Карбачинский

Редактор Т. В. Иванова Техред Т. It. Курилкд

Корректор С. М. Сигал

Заказ 3340/4 Тираж 480 Г1одписиое

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2 ние, пропорциональное звуковому давлению.

Благодаря большому поглощению колебаний в материале волновода в области средних и высоких частот уль1развукового диапазона в нем устанавливается бегущая волна. В области низких частот, где поглощение при данной длине волновода оказывается недостаточным, звуковая волна переходит частично в материал порошкообразного поглотителя 8. Здесь она рассеивается и поглощается. На еще более низких частотах волна частично отражается от нижней части 2 волновода 8 и возвращается к пьезоэлементу 8, складываясь с падающей волной.

Свободная верхняя часть 1 волновода выполнена в виде ступенек и имеет пазы, параллельные продольной оси. Это позволяет, с одной стороны, увеличить поверхность контакта между материалами верхней части волновода и поглотителем 8, чем улучшаются условия согласования, а с другой, размыть фронт той части волны, которая отражается от свободного конца волповода. В результате при заданной длине верхней части волновода удается дополнительно расширить диапазон щупа в низкочастотной области.

Как указано выше, предлагаемый щуп предназначен для измерения колебаний, направленных перпендикулярно поверхности тела.

Однако в большинстве случаев на практике одновреме но с этим типом колебаний существуют также и составляющие, направленные вдоль поверхности тела. Если нижняя часть волновода будет непосредственно связана с поверхностью измеряемого тела, то в ней возникнут и продольные и поперечные волны, которые, преобразуясь пьезоэлементом, создадут сложный электрический сигнал. Кроме того, сам акустический контакт между щупом и поверхностью будет нестабильным и сильно зависимым от силы прижима щупа. Для устранения этих недостатков акустический контакт щупа осуществляется через слой б материала, например вакуумной резины, с малым коэффициентом объемной деформации и более мягкого, чем материал, волновода.

Предмет изобретения

Ультразвуковой щуп для измерения амплитуды колебаний твердых тел, содержащий

20 расположенный в корпусе волновод и пьезоэлемент, отлича ощийся тем, что, с целью повышения равномерности частотной характеристики и избирательности к типам колебаний, в нем волновод выполнен из двух частей, между которыми закреплен пьезоэлемент, и снабжен контактирующим с колеблющимся телом переходным слоем из материала, обладающего малым коэффициентом объемной деформации, например вакуумной резины, причем сво30 бодное пространство в корпусе заполнено порошкообразным поглотителем колебаний,